散乱光式煙感知器
この散乱光式煙感知器は、感知器本体と、この感知器本体の外側に位置する開放状の検煙空間に向けて光を発する発光手段と、この発光手段から前記検煙空間に発せられた光に対する散乱光を受光し、この受光した散乱光の受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、この受光手段から出力された受光信号によって特定される前記受光量に基づいて、火災発生の有無を判断する火災判断手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光した光が煙によって散乱されることで生ずる散乱光を検出することで煙を感知する散乱光式煙感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の散乱光式煙感知器は、基本的に感知器内に外部からの煙を流入する煙チャンバーを備え、この煙チャンバー内を検煙空間として、発光素子からの光による煙の散乱光を受光素子で受光して火災を検出するようにしている。
【０００３】
このように感知器の煙チャンバー内に検煙空間を設ける理由は、煙に光を当てることにより発生する微弱な散乱光を外光の影響を受けずに高精度に検出するためであり、また、検煙空間に虫などの異物が存在すると、これら異物によって光が散乱されて誤報を生じる可能性があることから、これら異物が検煙空間に入る込むことを煙チャンバーによって防止するためである。このように、煙チャンバーを設けてそこを検煙空間とすることは、従来の散乱光式煙感知器においては必須の技術であった（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６-１０９６３１号公報
【特許文献２】特開平７-１２７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の散乱光式煙感知器にあっては、煙チャンバーを必須の構造として備えていることによる問題が存在していた。
【０００６】
まず、従来の煙感知器は煙を流入し易くするため、煙チャンバーの部分が飛び出した形態をもっており、天井面などに飛び出した状態で設置されることとなり、室内デザィンを大きく損なう要因の一つとなっている。
【０００７】
また、煙チャンバーに対する外部からの煙の流入は、その周囲に位置するカバー、煙流入口、防虫網、及び、外光遮断用のラビリンス（光遮蔽用の壁）を通るため、流入特性が不十分であり、煙の検出に時間遅れを起こす問題がある。
【０００８】
更に、煙感知器の設置状態で煙チャンバー内に埃が付着したり結露が生ずると、内部反射光によるＳ／Ｎの悪化や誤動作を起す場合があるため、煙チャンバーを定期的に清掃点検する必要であり、その分、運用コストが嵩むなどの問題がある。
【０００９】
しかし、煙による散乱光に対する外光の影響を排除することが、光の波長特性や偏光特性を利用して可能であれば、感知器内に検煙空間を形成するための煙チャンバーは不要となり、従来の煙チャンバーに起因した問題を解消できる等の様々なメリットがある。
【００１０】
このような点に鑑みて、本発明は、感知器内の煙チャンバーを不要とした、散乱光式煙感知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、感知器本体と、前記感知器本体に内蔵され、前記感知器本体の外側に位置する開放状の検煙空間に向けて光を発する発光手段と、前記感知器本体に内蔵され、前記発光手段から前記検煙空間に発せられた光に対する散乱光を受光し、この受光した散乱光の受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力された受光信号によって特定される前記受光量に基づいて、火災発生の有無を判断する火災判断手段とを備えて構成される。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量とその微分値とに基づいて、火災発生の有無を判断するように構成される。
【００１３】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に、火災が発生したと判断するように構成される。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値を越えている場合、さらに前記微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に前記受光量が所定の障害閾値を越えているか否かを判定し、前記受光量が前記障害閾値を越えていた場合は、火災検出を妨げる障害が発生したと判断するように構成される。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の第１の火災閾値を越えている時間が、所定の第１の設定時間以上継続し、かつ、前記受光量が前記第１の火災閾値より大きい所定の第２の火災閾値を越えている時間が、前記第１の設定時間より長い所定の第２の設定時間以上継続している場合に、火災が発生したと判断するように構成される。
【００１６】
また、請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、複数の発光手段を備えるように構成される。
【００１７】
また、請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の本発明において、前記発光手段は、第１波長の光を発する第１発光手段と、第１波長より短い第２波長の光を発する第２発光手段とを備え、前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくして構成される。
【００１８】
また、請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の本発明において、前記第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上とし、前記第２波長の中心波長を５００ｎｍ以下とし、前記第１散乱角を２０°〜５０°の範囲とし、前記第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲として構成される。
【００１９】
また、請求項９に記載の本発明は、請求項６に記載の本発明において、前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、前記第１発光手段から発光される光を、当該第１発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第１散乱面に垂直な偏光面をもつ光とし、前記第２発光手段から発光される光を、当該第２発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第２散乱面に水平な偏光面をもつ光とし、前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくして構成される。
【００２０】
また、請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の本発明において、前記第１散乱角を８０°以下とし、前記第２散乱角を１００°以上として構成される。
【００２１】
また、請求項１１に記載の本発明は、請求項６から１０のいずれか一項に記載の本発明において、前記複数の発光手段のそれぞれの光軸と前記受光素子の光軸とを含む平面が、相互に略非同一平面になるよう、前記複数の発光手段を立体角配置して構成される。
【００２２】
また、請求項１２に記載の本発明は、請求項６から１１のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、前記火災判断手段は、前記第１発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量と、前記第２発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量とを相互に比較することにより、前記煙の種類を識別し、この煙の種類に応じた判断基準に基づいて、火災発生の有無を判断するように構成される。
【００２３】
また、請求項１３に記載の本発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の本発明において、前記検煙空間における前記発光手段の光軸と前記受光手段の光軸との相互の交点を、前記感知器本体から約５ｍｍ以上離して構成される。
【００２４】
また、請求項１４に記載の本発明は、請求項１から１３のいずれか一項に記載の本発明において、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料で構成され、あるいは、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部に虫忌避剤を塗布又は含浸させて構成される。
【００２５】
また、請求項１５に記載の本発明は、請求項１から１４のいずれか一項に記載の本発明において、前記受光手段の視野角を５度以内として構成される。
【００２６】
また、請求項１６に記載の本発明は、請求項１から１５のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、コリメートされた平行光を発するように構成される。
【００２７】
また、請求項１７に記載の本発明は、請求項１から１６のいずれか一項に記載の本発明において、前記受光手段から出力された前記受光信号を増幅するログアンプをさらに備えて構成される。
【００２８】
また、請求項１８に記載の本発明は、請求項１から１７のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段と、前記受光手段から出力された前記受光信号を、前記変調発光信号に同期して増幅する増幅手段と、をさらに備えて構成される。
【００２９】
また、請求項１９に記載の本発明は、請求項１８に記載の本発明において、前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段をさらに備え、前記発光手段は、可視光波長帯域の光を発光し、前記発光制御手段は、１ミリ秒以内の発光パルス幅で、前記間欠的な発光駆動を行うように構成される。
【００３０】
また、請求項２０に記載の本発明は、請求項１９に記載の本発明において、前記発光制御手段は、前記間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内として構成される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、感知器本体の外側の検煙空間に向けて発光を行い、この検煙空間からの光を受光するので、感知器本体の外側に検煙点を設定して煙感知を行うことができる。このため、煙チャンバーを省略できるので、従来の煙チャンバーの部分が突出した形態は必要なくなり、その部分を扁平な薄型形状にできる。この結果、散乱光式煙感知器を天井面に設置した際に、検煙空間側となる感知器本体の外面を天井面にほぼ揃えることができ、天井面から飛び出すことのないフルフラットの設置を可能とする。また、天井面をフルフラットに設計し、施工できることから、室内デザインの品質を飛躍的に向上できる。また、外面の開放空間を検煙空間として煙の散乱光を検出するため、従来の煙チャンバーのような煙の流入を妨げる構造的な要因がなく、火災の煙につき時間遅れを起すことなく検出できる。さらには、検煙空間は外部の開放空間となり、開放検煙空間に相対する本体外面は下向きに露出しているため、埃の結露の付着がなく、これに起因した誤報の問題が解消され、清掃も不要であることから、運用コストが低減できる。
【００３２】
また、本発明によれば、受光量とその微分値に基づいた火災判断を行うことで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を回避でき、開放空間を検煙空間とすることによる問題も解消することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に火災と判断する。これは、火災による煙濃度の増加が、虫などの異物による受光量の変化に比べ時間的に緩やかであることから、受光量が火災レベルに達しても直ぐに火災とは判断せず、その微分値を判定して異常閾値以下であることを条件に火災と判断するものである。このことにより、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を一層確実に回避できる。
【００３４】
また、本発明によれば、微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に受光量が所定の障害閾値を超えていた場合は、異物による障害と判断する。これは虫などの異物による受光信号の変化には、一時的なものと継続的なものとに分類でき、虫の飛来等の一時的な受光信号の異常変化は、微分値が異常閾値を超えた後、ある一定時間後には解消されていることから、一定時間後に受光信号が障害閾値以下であれば、非障害と判断できる。これに対し、クモの巣やカーテン等が検煙空間内に移動や接触した場合には、一定時間を経過しても、受光信号は障害閾値を越えた異常レベルを継続しており、感知器が正常に煙を感知できないトラブル状態にあることから、この状態を障害と判断して通知することで、感知器の保守点検を可能とする。
【００３５】
また、本発明によれば、受光量が第１の火災閾値を越えている時間が第１の設定時間以上継続し、かつ、受光量が第２の火災閾値を越えている時間が第２の設定時間以上継続している場合に、火災発生と判断する。これは、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては、火災の煙の煙濃度の変化と、火災以外（例えば、タバコや調理）の煙の煙濃度の変化とが、相互に類似する傾向にあるため、これらを相互に区別することが困難であったのに対して、煙チャンバーを不要とした本発明に係る散乱光式煙感知器においては、火災の煙と火災以外の煙との異なる傾向をそのまま検出結果に反映させることができるという特徴を活かし、これら両種類の煙を区別して誤報を防止する。
【００３６】
また、本発明によれば、複数の発光手段を備えることで、複数の受光量に基づく複合的な判断を行うことができ、火災判定を一層正確に行うことができる。
【００３７】
また、本発明によれば、２つの発光手段につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に、２つの発光部から発する光の波長を異ならせることで、波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高め、検煙空間が外部にあっても、外光の影響を受けずに火災による煙を確実に検出でき、更に、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を防止し、更に火災による煙についても黒煙火災と白煙火災といった燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、２つの発光部から発する光の各散乱面に対する偏光面を異ならせることで、光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光部につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、この偏光方向の相違と散乱角の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高め、検煙空間が外部にあっても、外光の影響を受けずに火災による煙を確実に検出でき、更に、調理の湯気やタバコの煙などによる非火災報を確実に防止し、また火災時の煙についても黒煙火災と白煙火災を識別して燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、複数の発光手段を立体角配置したので、発光手段の光軸と受光手段の光軸の相互の交点となる検煙点を、感知器本体外面の外側の空間に設定して煙による散乱光を検出することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、第１発光手段の光に対する散乱光の受光量と、第２発光手段の光に対する散乱光の受光量とを比較することにより、例えば両者の比を取って閾値と比較することで煙の種類を識別し、煙の種類に応じた判断基準により火災判断を行う等、複数の受光量に基づいた複合的判断を行うことで、一層正確な火災検出を行うことができる。
【００４１】
また、本発明によれば、発光手段の光軸と受光手段の光軸との相互の交点を、感知器本体からから５ｍｍ以上離したので、感知器本体の外面に埃が付着したり、虫が這いまわっても、その影響を回避することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料等にて構成することで、外表面に虫を近寄りにくくし、誤報を未然に防ぐことができる。
【００４３】
また、本発明によれば、受光手段の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【００４４】
また、本発明によれば、発光手段は、コリメートされた平行光を発することで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、受光信号をログアンプで増幅する。これにより、外光が直接受光素子に入射するような場合において、通常のリニアアンプでは出力が飽和して増幅機能が失われる場合であっても、受光増幅出力が飽和しないようにすることができ、安定的に火災検知を行うことができる。
【００４６】
また、本発明によれば、発光手段を変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動し、受光信号を変調発光信号に同期して増幅するので、この変調発光と同期受光によって、誤報の要因となる照明光などを検出対象から除外し、外光による誤報を確実に防止することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、発光パルス幅を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【００４８】
また、本発明によれば、間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、実施の形態１における散乱光煙感知器の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１における散乱光式煙感知器を天井面に設置した状態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１における散乱光式煙感知器を天井面に埋込装着した状態を示す図である。
【図３】図３は、チャンバーベースの斜視図である。
【図４】図４は、図３のチャンバーベースを用いた検煙部全体の断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１における散乱光式煙感知器の回路ブロックである。
【図６】図６は、図５の発光制御部による発光駆動のタイムチャートである。
【図７】図７は、図５の信号処理部に設けている火災判断部の処理機能をハードウェアにより実現した回路ブロック図である。
【図８】図８は、火災による煙を受けた際の図７の火災判断部の動作を示したタイムチャートである。
【図９】図９は、一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。
【図１０】図１０は、検煙点Ｐの近傍の本体外面に異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、図５の信号処理部に設けた火災判断部の機能をプログラム制御により実行するためのフローチャートを示している。
【図１２】図１２は、実施の形態２における散乱光式煙感知器のチャンバーベースの斜視図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１２のチャンバーベースに設けている発光部と受光部の設置位置に対応した光学的な位置関係を３次元座標空間で模式的に表した図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、発光光軸と受光光軸をｘｙ平面となる水平面から見た図である。
【図１４】図１４は、散乱角と各種煙の散乱光量との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、散乱角と、濾紙燻焼煙に対するケロシン燃焼煙及び綿灯芯燻焼煙の散乱光量比率との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態３における散乱光煙感知器の断面図である。
【図１７】図１７は、チャンバーベースの斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７のチャンバーベースを用いた検煙部全体の断面図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３における散乱光式煙感知器の回路ブロックである。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子について、その光軸による立体角配置を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第１発光素子のＡ点と受光素子のＣ点の間の立体角配置を取り出した図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、第２発光素子のＢ点と受光素子のＣ点との立体角配置を取り出した図である。
【図２１】図２１は、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子の光軸が同一平面に存在すると仮定した場合の配置関係を示す図である。
【図２２】図２２は、視野角と視野面積との関係を示す図である。
【図２３】図２３は、綿灯芯を燃焼させた場合に生ずる燻焼煙を対象とした散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【図２４】図２４は、ケロシンを燃焼させた場合に生ずる燃焼煙を対象とした散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【図２５】図２５は、綿灯芯による燻焼煙とケロシンによる燃焼煙とに対する受光信号量とその比率を示す図である。
【図２６】図２６は、図１９の回路ブロックをもつ火災感知処理のフローチャートである。
【図２７】図２７は、図２６の障害判定処理のフローチャートである。
【図２８】図２８は、一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。
【図２９】図２９は、検煙点Ｐの近傍の本体外面に異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。
【図３０】図３０は、実施の形態４の検煙部構造を模式的に示した説明図である。
【図３１】図３１は、実施の形態４の検煙部構造の立体配置を示す図である。
【図３２Ａ】図３２Ａは、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子について、その光軸による立体角配置を示す図である。
【図３２Ｂ】図３２Ｂは、第１発光素子のＡ点と受光素子のＣ点の間の立体角配置を取り出した状態を示す図である。
【図３２Ｃ】図３２Ｃは、第２発光素子のＢ点と受光素子のＣ点との立体角配置を取り出した状態を示す図である。
【図３３】図３３は、図３０の検煙部構造において散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量の実験的に得られた結果を示す図である。
【図３４】図３４は、偏光方向と散乱角を設定した場合の燃焼物の種類に対する受光信号量とその比率を示す図である。
【図３５】図３５は、実施の形態５における火災判定処理のフローチャートである。
【図３６】図３６は、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３７】図３７は、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３８】図３８は、実施の形態５の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３９】図３９は、実施の形態５の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、４０、１００ 散乱光式煙感知器
２、１１２ 感知器本体
３、１１３ 端子盤
４、４１、１１４ チャンバーベース
４ａ、１０８ 検煙部
５、１０９、１１０、１２５、１２９ 発光素子(第１発光素子、第２発光素子）
５ｂ、４２、１０９ｂ 発光開口
６、１１１、１３３ 受光素子
６ｂ、４３、１１１ｂ 受光開口
７ 本体外面
９、１１６ 透明カバー
１１、１３６ 感知器ベース
１５、１０２ 発報回路
１６、１０３ 信号処理部
１７、１０４ 記憶部
１８、１０５、１０６ 発光制御部（第１発光制御部、第２発光制御部）
１９、１０７ 増幅回路
２０、２５、３０ コンパレータ
２１、２４、３１ 基準電圧源
２３ 微分回路
２６ 単安定マルチバイブレータ
２７、２８、２９ ＡＮＤゲート
１２６、１３０ 偏光フィルター
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
まず、実施の形態１の散乱光式煙感知器について説明する。図１は実施の形態１における散乱光煙感知器の断面図である。図１において、散乱光式煙感知器１は、概略的に、感知器本体２、端子盤３、チャンバーベース４、発光素子５、受光素子６、及び、透明カバー９を備えて構成されている。
【００５２】
このうち、感知器本体２内には端子盤３が収納され、この端子盤３の内側には回路基板８が収納されている。この回路基板８の下方には、チャンバーベース４が装着されており、このチャンバーベース４には、発光手段としての発光素子５と、受光手段としての受光素子６とが収納されている。
【００５３】
チャンバーベース４の下面である本体外面７は、略平坦に形成されており、この本体外面７には、透明カバー９が装着されている。また、本体外面７には、発光素子５から発せられた光を散乱光式煙感知器１の外部に射出するための発光開口５ｂと、このように射出されて煙によって散乱された光を受光素子６に導入するための受光開口６ｂとが形成されている。この本体外面７からさらに下方に離れた外部の開放空間には、発光素子５の光軸と受光素子６の光軸とが相互に交差する光軸交点Ｐが設定されており、この光軸交点Ｐが検煙点を構成する。このように、第１の実施の形態における散乱光煙感知器1１の特徴の一つは、検煙点が散乱光式煙感知器１の外部に設定されていることであり、散乱光式煙感知器１の内部に検煙空間を形成する必要がないことから、煙チャンバーが省略されている。
【００５４】
図２Ａは、散乱光式煙感知器１を取付ける基礎になる感知器ベース１１を天井面１０に設置し、この感知器ベース１１に図１の散乱光式煙感知器１を装着した状態を示している。この図２Ａに示すように、散乱光式煙感知器１においては、従来の散乱光式煙感知器に設けられている煙チャンバーが省略されているので、この煙チャンバーによる飛び出しがない分、散乱光式煙感知器１の全体の厚みを薄くでき、散乱光式煙感知器１を、天井面１１から下方にあまり突出させることなく（散乱光式煙感知器１を天井面１１に対しほとんど目立たせることなく）設置できる。
【００５５】
図２Ｂは、感知器ベース１１を天井面１０内に設置し、この感知器ベース１１に図１の散乱光式煙感知器１を埋込装着した状態を示している。この図２Ｂに示すように、散乱光式煙感知器１の下面（図１の本体外面７や透明カバー９）を天井面１１に対して略面一状に設置でき、この場合には、煙チャンバーによる飛び出しが全くがなく、フルフラットな天井構造を実現できる。特に、煙チャンバーを不要として散乱光式煙感知器１の全体の厚みを薄くしているので、天井内に埋め込まれる部分が従来よりも小さくなり、狭い天井空間内にも散乱光式煙感知器１を配置できる。
【００５６】
図３は、図１の発光素子５及び受光素子６を配置するチャンバーベース４の斜視図である。この図３において、チャンバーベース４の検煙側の本体外面７には、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂが形成され、発光開口５ｂの内部には発光素子５、受光開口６ｂの内部には受光素子６が組み込まれている（これら発光素子５と受光素子６は図３で図示せず）。
【００５７】
図４は、図３のチャンバーベース４を用いた検煙部全体の断面図である（なお、透明カバー９を想像線にて示す）。この図４において、チャンバーベース４の上部はフラットな本体外面７となっており、この本体外面７には、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂが開口されると共に、保護用に透明カバー９が装着されている。なお実施の形態１においては、外部の開放検煙空間の検煙点Ｐ側の本体外面７としてフラットな外面とした場合を例にとっているが、この本体外面７としては必要に応じて多少湾曲させたりあるいは適宜の凹凸を設けたりしてもよい。
【００５８】
チャンバーベース４の内部には、発光素子５と受光素子６が組み込まれ、発光素子５の発光光軸５ａと受光素子６の受光光軸６ａとは、本体外面７の外側の開放検煙空間の検煙点Ｐで交差している。ここで、本体外面７から外部空間の光軸交点となる検煙点Ｐまでの高さｈは、任意に設定することができるが、好ましくは、散乱光式煙感知器１の外部において煙検知に障害になり得る外乱要素、例えば、本体外面７に埃や虫が付着しても、これら付着物が煙検知に影響を与えることのない高さに設定する。例えば、この高さｈは、散乱光式煙感知器１の設置環境下において比較的多く発生している虫の最大の高さに設定することができ、一例として、ｈ＝５ｍｍ以上の高さを確保することが好ましい。
【００５９】
またチャンバーベース４としては、虫が付着しにくい虫忌避材料で構成するか、本体外面７に虫忌避剤を含浸または塗布するようにしてもよい。また透明カバー９も虫忌避材料で構成するか、虫忌避剤を含浸または塗布するようにしてもよい。このことにより、虫が透明カバー９の外面を這い回ることを防止し、虫による誤報の発生を防止できる。なお、虫忌避剤の具体的成分は任意であるが、例えば、ジエチルトルアミドやピレスロイドを用いることができる。
【００６０】
図５は、実施の形態１における散乱光式煙感知器１の回路ブロックである。この図５において、散乱光式煙感知器１は、上述した発光素子５及び受光素子６を有する検煙部４ａ、発報回路１５、ＣＰＵを用いた信号処理部１６、記憶部１７、発光制御部１８、及び、増幅回路１９を備えて構成されている。
【００６１】
このような構成において、概略的には、発光制御部１８にて駆動された発光素子４ａから発光が行われる。このように発光された光が、散乱光式煙感知器１の外部の検煙点Ｐやその周辺において煙に反射して散乱されると、この散乱光が受光素子６にて受光される。この受光素子６の出力は、増幅回路（ログアンプ)１９にて増幅され、信号処理部１６に入力される。この信号処理部１６においては、増幅回路１９から出力された受光素子６の出力のレベルと、記憶部１７に予め記憶された火災閾値ＴＨ１、誤報閾値ＴＨ２、又は、障害閾値ＴＨ３とを後述するように比較することで、火災発生の有無、誤報、又は、障害発生の有無を判断する。そして、所定条件が満たされた場合、信号処理部１６は、発報回路１５を動作して所定の受信機に向けて火災信号を送出させる。
【００６２】
ここで、信号処理部１６には、火災判断部１６ａの機能がプログラム制御の機能として設けられる。この火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号とその微分値に基づいて火災を判断する。即ち火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号Ａが所定の火災閾値ＴＨ１を越え、且つ受光信号Ａの微分値Ｂが所定の誤報閾値ＴＨ２以下である場合に火災と判断する。
【００６３】
一方、火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号Ａが所定の火災閾値ＴＨ１を越え、かつ、受光信号Ｂの微分値が所定の誤報閾値ＴＨ２を越えている場合、微分値Ｂが所定の誤報閾値ＴＨ２を越えた時から一定時間Ｔ後に受光信号Ａが所定の障害閾値ＴＨ３を越えているか否か判定し、障害閾値ＴＨ３以下であれば一過性の障害と判断して監視を続行し、障害閾値ＴＨ３を越えていた場合は異物による障害と判断する。
【００６４】
図６は、図５の発光制御部１８による発光駆動のタイムチャートである。この図６において、発光パルス（Ａ）は、図１の発光素子５から発光される光、受光信号（Ｂ）は、図１の受光素子６にて受光される光、同期受光信号（Ｃ）は、図５の増幅回路１９にて取得される受光信号を示す。すなわち、発光制御部１８は、発光パルス（Ａ）のように、繰り返し周期Ｔ１毎にパルス幅Ｔ２をパルス出力するように発光素子５を発光駆動し、発光素子５に変調発光を行わせる。これに対応して増幅回路１９は、発光制御部１８の変調と同期を取り、受光信号（Ｂ）を発光変調に同期した同期受光信号（Ｃ）として取得する。
【００６５】
ここで発光周期Ｔ１は例えばＴ１＝１ｓｅｃであり、変調発光のパルス幅Ｔ２は例えばＴ２＝５０μｓｅｃとしている。このように変調発光とこれに対応した同期受光により、外部の検煙空間からの煙の散乱光以外の光の入射による受光信号を除去し、煙による散乱光のみの受光を確実にできるようにしている。
【００６６】
また発光素子５の発光波長帯域が可視光帯域にあることから、間欠発光による光を人間が見ても発光を認識できないようにするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。即ち、人間が目で発光素子からの光を視認できるためには、１ｍｓｅｃを越える継続発光時間を必要とすることから、発光素子からの光を見えなくするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。
【００６７】
図６の発光パルス（Ａ）の場合、３回の発光パルスの合計発光時間（パルス幅Ｔ２×３回）が１ｍｓｅｃ以内であれば良い。例えば、上述のようにＴ２＝５０μｓｅｃとした場合、３回の発光パルスの合計発光時間は１５０μｓｅｃとなり、１ｍｓｅｃ以内であるため、発光が見えることはない。
【００６８】
図７は、図５の信号処理部１６に設けている火災判断部１６ａの処理機能をハードウェアにより実現した回路ブロック図である。図７において、ハードウェアで構成された火災判断部１６ａは、コンパレータ２０、基準電圧源２１、微分回路２３、コンパレータ２５、基準電圧源２４、コンパレータ３０、基準電圧源３１、単安定マルチバイブレータ２６、ＡＮＤゲート２７，２８，２９等を図示のように接続して構成されている。
【００６９】
コンパレータ２０は、受光素子６の受光出力を増幅回路１９で増幅して得た受光信号Ａを入力され、基準電圧源２１により設定した所定の火災閾値ＴＨ１と比較し、受光信号Ａのレベルが火災閾値ＴＨ１を上回ったときにＨレベル出力（Ｈｉｇｈ出力）を生ずる。コンパレータ２０のＨレベル出力はＡＮＤゲート２７の一方に入力される。
【００７０】
コンパレータ３０は、受光素子６の受光出力を増幅回路１９で増幅して得た受光信号Ａを入力され、基準電圧源３１により設定した障害閾値ＴＨ３と比較し、受光信号Ａのレベルが障害閾値ＴＨ３を上回ったときにＨレベル出力を生ずる。コンパレータ３０のＨレベル出力はＡＮＤゲート２８の一方に入力される。
【００７１】
また、受光信号Ａは微分回路２３で微分された後、微分値ＢとしてダイオードＤ１を介してコンパレータ２５に入力される。コンパレータ２５は基準電圧源２４による所定の異常閾値ＴＨ２と微分値Ｂを比較し、微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えたときにＨレベル出力を生ずる。なおダイオードＤ１は、微分回路２３からプラス極性とマイナス極性を持った微分信号が得られることから、このうちのプラス極性の微分値のみを取り出すようにしている。
【００７２】
コンパレータ２５のＨレベル出力は単安定マルチバイブレータ２６に入力される。この単安定マルチバイブレータ２６は、Ｈレベル出力を受けることで駆動され、一定時間Ｔに亘り、Ｑ出力よりＨレベル出力を生ずる。単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力はＡＮＤゲート２７の他方に反転入力される。
【００７３】
したがって、コンパレータ２５で微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えて単安定マルチバイブレータ２６がＴ１時間に亘りＨレベル出力を生じている間、ＡＮＤゲート２７はコンパレータ２０によるＨレベルとなる火災検出信号を禁止することになる。また、コンパレータ２５において微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２以下であれば、単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力はＬレベル（Ｌｏｗレベル）にあるため、ＡＮＤゲート２７は許容状態にあり、このときコンパレータ２０による火災検出によるＨレベル出力はそのまま出力される。
【００７４】
ＡＮＤゲート２７の出力はＡＮＤゲート２９の一方に入力される。ＡＮＤゲート２９の他方にはＡＮＤゲート２８の出力が反転入力される。ＡＮＤゲート２８には、コンパレータ３０の出力と単安定マルチバイブレータ２６の反転出力が入力されている。このためＡＮＤゲート２８は、コンパレータ３０において障害が検出されてＨレベル出力を継続的に出力している状態で、コンパレータ２５によるＨレベル出力でＴ時間に亘り動作した単安定マルチバイブレータ２６がオフとなったときの反転出力で許容状態となり、このときコンパレータ３０の出力がＡＮＤゲート２８から出力されることで、これが障害信号となる。
【００７５】
またＡＮＤゲート２８がＨレベル出力となる障害信号を出す際には、ＡＮＤゲート２９がその反転入力により禁止状態にあり、コンパレータ３０からのＨレベル出力はＡＮＤゲート２９で禁止され、障害信号が出力される際には火災信号の出力が禁止される。
【００７６】
図８は、火災による煙を受けた際の図７の火災判断部１６ａの動作を示したタイムチャートである。
【００７７】
火災による煙を受けた際には、受光素子６による受光信号Ａは図８の（Ａ）のように時間の経過と共に徐々に増加し、火災閾値ＴＨ１を時刻ｔ１で越えるとコンパレータ２０の出力がＨレベルとなり、このときＡＮＤゲート２７，２９は許容状態にあることから、図８の（Ｃ）のように火災信号がＨレベルとなり、図５の発報回路１５を動作して受信機側に火災信号を送出する。
【００７８】
このとき微分回路２３の受光信号Ａの微分値Ｂは、煙濃度の上昇が比較的緩やかであることから比較的小さな微分値であり、異常閾値ＴＨ２を越えることはない。
【００７９】
図９は、図１の散乱光式煙感知器１において、本体外面７の下側の外部の開放空間の検煙点Ｐの部分を飛んでいる虫などが横切ることで一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。このように一時的に散乱光が生ずると、図９の（Ａ）のように受光信号Ａは急激に増加した後に通常レベルに戻り、火災閾値ＴＨ１を越えている間、図９の（Ｃ）のようにコンパレータ２０の出力はＨレベルとなる。
【００８０】
一方、このときの受光信号Ａに対する微分回路２３の微分値Ｂは、図９の（Ｂ）のように、受光信号Ａの立ち上がりでプラス方向に大きく変化した後、受光信号Ｂの立ち下がりでマイナス方向に大きく変化した信号となる。そして、プラス方向に大きく変化した際に異常閾値ＴＨ２を上回り、この間、図９の（Ｄ）のようにコンパレータ２５がＨレベル出力を生ずる。その結果、図９の（Ｅ）のように単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力がＨレベルとなる。
【００８１】
このため、コンパレータ２０の出力がＨレベルとなっても、単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力がＨレベルとなることでＡＮＤゲート２７によって火災信号の出力が禁止される。この結果、外部開放空間の検煙点Ｐを一時的に虫などが横切ったとしても、火災信号が出力される誤動作を起すことはない。
【００８２】
なお、単安定マルチバイブレータ２６による設定時間Ｔとしては、検煙点を異物が横切る時間を十分カバーできるように設定すればよい。この外部の検煙点を異物が横切るケースとしては、虫以外に例えば人の指先や物が横切る場合などが考えられる。
【００８３】
図１０は、図１の外部空間に設定した検煙点Ｐの近傍の本体外面７にカーテン等の異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。このような異物が固定的に付着したケースにあっては、受光信号Ａは図１０の（Ａ）のように、火災閾値ＴＨ１を越えて大きく立ち上り、障害閾値ＴＨ３を越えた後、その状態を継続することになる。
【００８４】
微分回路２３から出力される微分値Ｂは、図１０の（Ｂ）のように、プラス方向に大きく変化し、異常閾値ＴＨ２を一時的に越える。このため異常検出用のコンパレータ２５も微分値の一時的な増加に応じてＨレベル出力を生じ、単安定マルチバイブレータ２６を動作し、図１０の（Ｅ）のように単安定マルチバイブレータ２６が一定時間Ｔに亘りＨレベル出力を生ずる。
【００８５】
このため単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力によりＡＮＤゲート２７が禁止状態となり、単安定マルチバイブレータ２６の動作中はＡＮＤゲート２７からのＨレベル出力はない。単安定マルチバイブレータ２６が一定時間後にオフしてＱ出力がＬレベルとなると、ＡＮＤゲート２７の禁止が解除され、Ｈレベル出力を生ずるが、同時にＡＮＤゲート２８が単安定マルチバイブレータ２６の反転出力のＨレベルへの立ち上がりで許容状態となり、受光信号Ａが障害閾値ＴＨ３を越えていることによるコンパレータ３０からのＨレベル出力を受けてＡＮＤゲート２８出力がＨレベルとなり、これが障害信号（トラブル信号）として出力される。
【００８６】
同時に、ＡＮＤゲート２８のＨレベル出力でＡＮＤゲート２９が禁止状態となり、ＡＮＤゲート２７からＨレベル出力が得られても、これが禁止され、火災信号としての出力は阻止される。
【００８７】
ＡＮＤゲート２８のＨレベル出力による障害信号は図５の発報回路１５に出力され、例えば火災発報時と異なる信号形式によって受信機に送出することで、受信側で感知器のトラブルを示す障害表示を行い、係員が感知器の検煙側の本体外面７をチェックして、付着している異物などを除去することで、トラブルを解消できる。発報回路１５による受信機に対する障害信号の送出は、例えば一定時間だけパルス的に発報電流を流すような信号形式とすればよい。
【００８８】
ここで、このような火災信号や障害信号の出力制御は、図７のようなワイヤードロジック以外にも、ソフトウェアロジックにて達成することができる。図１１は、図５の信号処理部１６に設けた火災判断部１６ａの処理を、プログラム制御により実行するためのフローチャートを示している。なお、図１１の火災判断処理とは別のプログラムにより、増幅回路１９から出力される受光信号Ａのサンプリングと、サンプリングされた受光信号値の微分処理による微分値の演算が繰り返し行われている。
【００８９】
図１１の火災判定処理にあっては、まずステップＳＡ１で受光値Ａが所定の火災閾値ＴＨ１以上か否かチェックし、火災閾値ＴＨ１を越えた場合にはステップＳＡ２に進み、微分値Ｂが所定の異常閾値ＴＨ２以上か否かチェックする。微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２以下であれば、ステップＳＡ３に進み、火災と判断し、火災の判定出力を生ずる。
【００９０】
ステップＳＡ２で微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えていた場合には、ステップＳＡ４に進み、設定時間Ｔを持ったタイマーをスタートする。タイマースタート後、ステップＳＡ５で設定時間Ｔの経過をチェックしており、設定時間が経過すると、ステップＳＡ６に進み、ここで受光値Ａが障害閾値ＴＨ３を越えているか否かチェックする。
【００９１】
受光値Ａが障害閾値ＴＨ３以下であった場合には、図９に示した場合と同様、一時的に散乱光が増加した場合であることから、この場合には特に火災判断の出力は行わない。これに対し受光値Ａが障害閾値ＴＨ３を越えていた場合には、これは図１０に示したように継続的に異常な受光信号が得られている状態であることから、ステップＳＡ７で障害を判定して、その判定出力を生ずる。
【００９２】
また、本実施の形態１においては、図５に示すように、受光素子６からの受光出力をログアンプである増幅回路１９にて増幅しているので、火災判断を一層正確に行うことができる。すなわち、受光出力を通常のリニア型アンプで増幅した場合、外乱光の強い環境下ではアンプ出力が飽和する場合があり、火災失報に繋がる危険性があった。本実施の形態１では、受光出力をログアンプを用いて増幅しているので、比較的強い外乱光が受光部に入射した場合においても、アンプ出力が飽和して煙による散乱光を検出できないという事態を防ぐことができる。また、ログアンプにより外乱光環境下で煙散乱光を検出する場合には、煙によるアンプ出力の変化幅は小さくなるが、本実施の形態１においては、微分値を取ることでＳ／Ｎ比を改善し、火災判断を行うことができる。
【００９３】
このように本実施の形態１によれば、煙チャンバーを省略して、散乱光式煙感知器を突出部の少ない平坦状に構成でき、天井面から飛び出すことのないフルフラットの設置を可能とする。
また、受光量とその微分値に基づいた火災判断を行うことで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を回避でき、開放空間を検煙空間とすることによる問題も解消することができる。
また、受光量が火災レベルに達しても直ぐに火災とは判断せず、その微分値を判定して異常閾値以下であることを条件に火災と判断することで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を一層確実に回避できる。
また、微分値が異常閾値を超えた状態が一定時間経っても解消されない場合には、障害と判断して通知することで、感知器の保守点検を可能とする。
また、検煙点を感知器本体からから５ｍｍ以上離したので、感知器本体の外面に埃が付着したり、虫が這いまわっても、その影響を回避することができる。
また、感知器本体の本体外面の少なくとも一部を虫忌避材料等にて構成することで、外表面に虫を近寄りにくくし、誤報を未然に防ぐことができる。
また、受光手段の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
また、受光信号をログアンプで増幅することで、受光増幅出力が飽和しないようにすることができ、安定的に火災検知を行うことができる。
また、発光素子を変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動し、受光信号を変調発光信号に同期して増幅するので、誤報の要因となる照明光などを検出対象から除外し、外光による誤報を確実に防止することができる。
また、発光パルス幅を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
また、間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【００９４】
次に、実施の形態２の散乱光式煙感知器について説明する。この実施の形態２は、基本的に実施の形態１と同様であるが、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを本体外面上に所定角度で交差するように配置した点において、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを本体外面上で略直線的に配置した実施の形態１と異なる。なお、実施の形態２の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態１と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態１と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【００９５】
図１２は、実施の形態２における散乱光式煙感知器４０（全体は図示せず）のチャンバーベース４１の斜視図であり、このチャンバーベース４１には、発光開口４２と受光開口４３とが、本体外面上で所定の角度で交差するように配置されており、発光開口４２の内部には図示しない発光素子５が収められ、受光開口４３の内部には図示しない受光素子６が収められている。
【００９６】
次に、発光角度と受光角度との関係について詳細に説明する。なお、本願は、本件出願人によって２００２年１月１１日に先に提出された日本国特許出願番号２００２−４２２１の全内容を組み込むものであり、以下の内容の一部は、この出願に開示されているものである。
【００９７】
図１３Ａは、図１２のチャンバーベース４１に設けている発光部と受光部の設置位置に対応した光学的な位置関係を３次元座標空間で模式的に表した図である。
【００９８】
図１３Ａにおいて、発光素子５による発光点Ｏからの発光光軸１３をベクトルで示し、外部の開放空間に位置する光軸交点Ｐからの散乱光が入射する受光光軸１４を受光素子６の受光点Ｑに対するベクトルで示している。また、これら発光光軸１３と受光光軸１４との交差角のうち、発光光軸１３に沿った光が煙等で散乱して受光光軸１４に沿った光になる際の角度を散乱角θ、この散乱角θに対する補角となる交差角を構成角δとする（θ＝１８０度−δ）。
【００９９】
図１３Ａにおいて、発光点Ｏ、光軸交点Ｐ及び受光点Ｑを結ぶ三角形が実施の形態２における散乱光式煙検知のための仮想的な光学面であり、三角形ＯＰＱを形成する面はｘｙ平面（水平面）及びｚｘ平面（鉛直面）のそれぞれに対し、ある角度を持って配置されている。
【０１００】
ここでは、説明を簡単にするため、発光点Ｏのｘ軸上への投影を投影点Ａとなるように配置しており、従って発光光軸１３の鉛直方向の傾斜角φは、この場合ｘ軸に対する角度となる。
【０１０１】
ここで発光光軸１３と受光光軸１４をｘｙ平面となる水平面から見ると図１３Ｂのように、投影点Ａが発光点Ｏに対応し、投影点Ｂが受光点Ｑに対応する。すなわち発光光軸１３と受光光軸１４は、水平方向において、所定の角度α（水平面でのみかけ上の構成角α）をもって交差している。
【０１０２】
そこで、図１３Ａ、１３Ｂにおいて、発光点Ｏの座標を（ａ1、ｂ1、ｃ1）、受光点Ｑの座標を（ａ2、ｂ2、ｃ2）とすると、構成角δ、水平面上のみかけ上の構成角α、及び、垂直方向の傾斜角φは、次式（１）〜（３）で表される。
【０１０３】
【数１】
【０１０４】
【数２】
【０１０５】
【数３】
【０１０６】
例えば、垂直方向の傾斜角φ＝３０°に設定し、水平面でのみかけ上の構成角α＝１２０°とすると、構成角δ＝９７°となる。また水平面でのみかけ上の構成角αをα＝１２０°、傾斜角φをφ＝９．８°に設定していると、構成角δはδ＝１１７°となる。
【０１０７】
これをまとめると、みかけ上の構成角α＝１２０°を一定に保った場合の傾斜角φ＝９．８°，３０°に対し、実際の構成角δ＝１１７°，９７°となり、発光点Ｏと受光点Ｑの水平方向での位置を変化させない場合、垂直方向の傾斜角φを大きくすれば、逆に実際の構成角δを小さくする関係が得られる。もちろん垂直方向の傾斜角φを小さくすれば光軸交点Ｏの高さが低くなることから、より薄型化することになる。
【０１０８】
図１３Ａ、１３Ｂのような発光から受光までの光軸の３次元関係に基づき、実施の形態２では、発光光軸１３と受光光軸１４の構成角δを略１１０°としている。この構成角δ＝１１０°に対応する散乱角θは、θ＝１８０°−δ＝７０°である。このように構成角δ＝１１０°（θ＝７０°）とするのは、以下の理由による。すなわち、散乱光式感知器の検煙部には、（１）煙による散乱光量を大きくすることと、（２）煙の種類による影響を小さくすることとの、相反する２つの要求がある。発明者は、散乱角と各種の煙に対する散乱光量との関係を、実験とシュミレーションとにより求めた（OPTIMIZATION OF SENSITIVITY CHARACTERISTICS OF PHOTOELECTRIC SMOKE DETECTOR TO VARIOUS SMOKES, Nagashima et al., Asia Oceania Fire Symposium, 1998）。
【０１０９】
図１４は、散乱角：θ（＝１８０−δ）による散乱光量の変化を示すもので、各種の煙に対する散乱角と散乱光量との関係を、従来の散乱光式煙感知器での散乱角＝４０°での濾紙の燻焼煙による散乱光量を１とした時の相対比として示している。図示のように、散乱角が大きくなるに従い散乱光量は小さくなるが、煙感知器の動作を安定化させるためには、従来の散乱光量の少なくとも１／５の散乱光量を確保する必要があり、θ＜９０°が必要となる。一方、煙の種類による影響を小さくするためには、図１５に示した濾紙燻焼煙に対するケロシン燃焼煙の出力をできるだけ大きくすることが求められる。ケロシン燃焼煙に対する感度は、少なくとも濾紙の感度の１／７以上であることが必要となり、この場合θ＞５０°となる。これはＥＮ規格およびＵＬ規格に規定された各種の火災試験に合格するための理想条件となっている。両者を満足する散乱角は、５０°＜θ＜９０°となり、理想的には、θ＝７０°が求められる。
【０１１０】
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、発光素子５の発光光軸１３と受光素子６の受光光軸１４を構成角δ＝１１０°に設定した状態で水平面におけるみかけ上の構成角α及び垂直面における傾斜角φをもつようにチャンバーベース４１内に埋め込み配置することで、煙粒子の大きさに対する感度の影響の少ない最適な角度配置を行っても、煙に対する光軸交点Ｐの飛び出し量を低く抑えることができる。
【０１１１】
次に、実施の形態３の散乱光式煙感知器について説明する。この実施の形態３の散乱光式煙感知器は、概略的に、発光素子を２つ備えている点において、発光素子を一つのみ設けている実施の形態１及び実施の形態２の散乱光式煙感知器と相違する。なお、実施の形態３の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態２と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態２と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０１１２】
まず、発光素子を２つ設ける背景について説明する。従来の散乱光式煙感知器にあっては、火災による煙に限らず、調理の煙やバスルームの湯気等により非火災報を発してしまうことがある。
【０１１３】
このような火災以外の原因による非火災報を防止するため、２種類の波長の光を検煙空問に照射し、煙による散乱光について異なる波長の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法や、散乱面に対し垂直な偏光面をもつ光と水平な偏光面を持つ光を照射し、煙による散乱光の各偏光成分の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法が知られている。
【０１１４】
しかしながら、このような従来の異なる波長の光や偏光面の異なる光を用いて煙の種類を判別する方法にあっては、火災による煙と火災以外の原因による調理の煙やバスルームの湯気等を識別する確度が必ずしも十分とはいえず、さらに高度な煙識別が望まれている。
【０１１５】
そこで、本実施の形態３においては、感知器内の煙チャンバーを廃止して小型薄型化を図ることに加えて、煙識別の確度を高めて非火災報防止を確実なものとすることを目的の一つとしている。
【０１１６】
次に、実施の形態３における散乱光煙感知器について説明する。図１６は、実施の形態３における散乱光煙感知器の断面図である。この散乱光式煙感知器１００は、概略的に、感知器本体１１２、端子盤１１３、チャンバーベース１１４、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０（図１６には図示せず）、受光素子１１１、及び、透明カバー１１６を備えて構成されている。なお、特記する点を除き、これら感知器本体１１２、端子盤１１３、チャンバーベース１１４、第１発光素子１０９、受光素子１１１、透明カバー１１６は、それぞれ、実施の形態１における感知器本体２、端子盤３、チャンバーベース４、発光素子５、受光素子６、透明カバー９と同様に構成でき、第２発光素子１１０は発光素子５と同様に構成できる。
【０１１７】
ここで、チャンバーベース１１４には、複数の発光手段としての第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０と、受光手段としての受光素子１１１とが収納されている。また、本体外面１１８には、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０から発せられた光を散乱光式煙感知器１００の外部に射出するための２つの発光開口１０９ｂ、１１０ｂ（図１６には一つの発光開口１０９ｂのみを図示する）と、このように射出されて煙によって散乱された光を受光素子１１１に導入するための受光開口１１１ｂとが形成されている。この本体外面１１８からさらに下方に離れた外部の開放空間には、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の光軸と受光素子１１１の光軸とが相互に交差する光軸交点Ｐが設定されており、この光軸交点Ｐが検煙点を構成する。
【０１１８】
散乱光式煙感知器１００を取付ける基礎になる感知器ベース（図示せず）を天井面（図示せず）に設置し、この感知器ベースに図１６の散乱光式煙感知器１００を装着した場合においては、実施の形態１の図２Ａと同様、煙チャンバーによる飛び出しがない分、散乱光式煙感知器１００を天井面に対しほとんど目立たせることなく設置できる。
【０１１９】
また、感知器ベースを天井面内に設置し、この感知器ベースに図１６の散乱光式煙感知器１００を埋込装着した場合においても、実施の形態１の図２Ｂと同様、散乱光式煙感知器１００の下面（図１の本体外面１１８や透明カバー１１６）が天井面と同じレベルとなって飛び出し全くがなく、フルフラットな天井構造を実現できる。特に、煙天井内に埋め込まれる部分が従来よりも小さくなり、狭い天井空間内にも散乱光式煙感知器１００を配置できる。
【０１２０】
図１７は、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１を立体角配置するためのチャンバーベース１１４の斜視図である。図１７において、チャンバーべ一ス１１４の本体外面１１８には、第１発光開口１０９ｂ、第２発光開口１１０ｂ、及び、受光開口１１１ｂが形成され、それぞれの開口の内部に、図１の第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、受光素子１１１が組み込まれている（これら各素子は図１７で図示せず）。
【０１２１】
図１８は、図１７のチャンバーべ一ス１１４を用いた立体角配置をとる検煙部全体の断面図である（第１発光開口１０９ｂと受光開口１１１ｂとを通る断面における断面図。なお、透明カバー１１６を想像線にて示す）。この図１８において、チャンバーベース１１４の上部はフラットな本体外面１１８となっており、第１発光開口１０９ｂ、第２発光開口１１０ｂ、及び、受光開口１１１ｂが形成されており、保護用に透明カバー１１６が装着されている。
【０１２２】
チャンバーベース１１４の内部には、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０（図１８では図示せず）、受光素子１１１が組み込まれており、第１発光素子１０９の光軸１０９ａ、第２発光素子１１０光軸１１０ａ（図１８では図示せず）、及び、受光素子１１１の光軸１１１ａは、本体外面１８の外側となる開放検煙空間の検煙点Ｐで立体交差している。
【０１２３】
ここで、本体外面１１８から外部空間の光軸交点となる検煙点Ｐまでの高さｈとしては、実施の形態１と同様、本体外面７の付着物が煙検知に影響を与えることのない高さ、例えば、ｈ＝５ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【０１２４】
図１９は、実施の形態３の散乱光式煙感知器の回路ブロックである。この図１９において、散乱光式煙感知器１００は、発報回路１０２、ＭＰＵを用いた信号処理部１０３、記憶部１０４、第１発光制御部１０５、第２発光制御部１０６、増幅回路１０７、及び、検煙部１０８を備えて構成されている。なお、特記する点を除き、これら発報回路１０２、信号処理部１０３、記憶部１０４、第１発光制御部１０５、増幅回路１０７、検煙部１０８は、実施の形態１における発報回路１５、信号処理部１６、記憶部１７、発光制御部１８、増幅回路１９、検煙部４ａと同様に構成でき、第２発光制御部１０６は発光制御部１８と同様に構成できる。
【０１２５】
検煙部１０８は、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１を備えて構成されている。これら第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１は、それぞれの光軸が感知器外部の開放空間に設定された検煙点Ｐで交差するように、配置されている。
【０１２６】
図２０Ａは、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の発光光軸１０９ａ、１１０ａと、受光素子１１１の受光光軸１１１ａとによる立体角配置を示している。
【０１２７】
これら発光光軸１０９ａ、１１０ａ及び受光光軸１１１ａが交差する検煙点Ｐが、図１７のチャンバーベース１１４における本体外面１１８の外側となる開放検煙空間に存在しており、これに対し第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１は、チャンバーベース１１４の中に配置されている。
【０１２８】
図２０Ｂは、第１発光素子１０９のＡ点と受光素子１１１のＣ点の間の立体角配置を取り出している。この場合、第１発光素子１０９のＡ点からの発光光軸１０９ａと、受光素子１１１のＣ点からの受光光軸１１１ａとを含む面は三角形ＰＣＡで与えられ、この三角形ＰＣＡを含む面の発光光軸１０９ａと受光光軸１１１ａとのなす角が第１発光素子１０９の第１散乱角θ１となる。
【０１２９】
図２０Ｃは、第２発光素子１１０のＢ点と受光素子１１１のＣ点との立体角配置を取り出している。この場合、発光光軸１１０ａと受光１１１ａとは三角形ＰＣＢを含む面に存在しており、発光光軸１１０ａと受光光軸１１１ａとのなす散乱角は、三角形ＰＣＢを含む面上の発光光軸１１０ａと受光光軸１１１ａのなす場合に散乱角θ２として与えられている。
【０１３０】
ここで図２０Ａ〜２０Ｃの立体角配置をとる検煙部１０８の構造を、説明を容易にするため、図２１のように、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１の光軸が同一平面に存在すると仮定して説明すると次のようになる。
【０１３１】
図２１において、第１発光素子１０９は、その発光光軸１０９ａと受光素子１１１の受光光軸１１１ａの交点Ｐに対する第１散乱角θ１を、この実施形態にあってはθ＝３０°に設定している。また第１発光素子１０９としては近赤外線ＬＥＤを使用しており、第１発光素子１０９から発せられる光は、中心波長λ１として、この実施形態にあってはλ１＝９００ｎｍ（＝０．９μm）を設定している。
【０１３２】
このような第１発光素子１０９に対し、実施の形態３にあっては更に第２発光素子１１０を設けている。第２発光素子１１０は、その発光光軸１１０ａと受光素子１１１との交点Ｐに対する第２散乱角θ２を、第１発光素子１０９と受光素子１１１の第１散乱角θ１より大きく構成している（θ２＞θ１）。この実施形態にあっては第２散乱角θ２はθ２＝１２０°としている。
【０１３３】
また第２発光素子１１０は可視光ＬＥＤを使用しており、第２発光素子１１０から発生される光の中心波長を第２波長λ２とすると、この波長λ２は第１発光素子１０９の波長λ１より短く設定されており、この実施形態にあってはλ２＝５００ｎｍ（＝０．５μm）としている。
【０１３４】
更に、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０としては、コリメートされた平行光を発するレーザダイオードなどを使用することが望ましい。また、受光素子１１１としては、検煙点Ｐに対する視野角が５度以下といった狭いものを使用することが好ましい。このような視野角にした場合、検煙点Ｐを中心とした限定された検煙空間のみからの光を受光し、煙の散乱光以外の外乱光が受光部に入射する光量を小さくして、外光による影響を最小限に抑えることができる。この構成により、散乱光煙感知器は、照明光や太陽の反射光等の外乱光による誤作動の危険性を小さくすることができる。また、外乱光受光量を抑えることができるため、図１９の増幅回路１０７が飽和レベルに達する危険性を小さくすることができる。
【０１３５】
図２２は、視野角と視野面積との関係を示す図であり、横軸は、約３ｍの高さの天井面に散乱光煙感知器を設置して監視を行った場合の当該散乱光煙感知器の視野角、縦軸は、当該散乱光煙感知器の視野に含まれる床面の面積（視野面積）をそれぞれ示す。この図２２に示すように、視野角が５度の場合、視野面積は約２２００ｃｍ2であるが、視野角が２０度の場合、視野面積は約３８０００ｃｍ2になってしまう。これによる外乱光の受光量は、室内の照明光等が均一であると仮定した場合、当該面積比で大きくなることになり、視野角が増大するに伴って、図１９の増幅回路１０７が飽和レベルに達する危険性が２次関数的に急激に増すことになる。
【０１３６】
また、受光部の視野角は、外乱光の影響を小さくする意味では小さい方が良いが、受光素子１１１としてレンズ付きフォトダイオードやフォトトランジスタを用いる場合、視野角は５度以内であることが必要十分条件となる。また、必要以上に狭小な視野角の場合、煙散乱光の受光量自体が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。これらのことから、受光部の視野角は５度以内であることが好ましい。
【０１３７】
図２３は、図１６乃至図２１の検煙部構造において、綿灯芯を燻燃させた場合に生ずる燻燃煙（白色煙）を対象とした、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。横軸は、散乱角θ（θ＝０°〜１８０°）、縦軸は、対数座標による散乱効率Ｉをそれぞれ示す。
【０１３８】
第１発光素子１０９からの発光を第１波長λ１＝９００ｎｍとした場合、受光素子１１１側における散乱効率は特性曲線２０のようになる。一方、第２発光素子１１０からの発光を第２波長λ２＝５００ｎｍとした場合、受光素子１１１側における散乱効率は特性曲線２１のようになる。
【０１３９】
この特性曲線２０、２１について、まず発光素子から発する光の波長について見ると、第１発光素子１０９の短い波長λ１＝９００ｎｍの特性曲線１３の方が散乱効率が低く、第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１１０からの光による特性曲線１４の散乱効率の方が高い事がわかる。
【０１４０】
一方、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の各散乱効率の特性曲線２０、２１における散乱角θの変化に対しては、両方とも散乱角θが小さいほど散乱効率が高く、散乱角の増加に従って散乱効率が低下し、１２０°地点で最低値を示すが、その後散乱角の増加に伴って散乱効率が上昇する特性となっている。
【０１４１】
この実施の形態３にあっては、第１発光素子１０９の散乱角θ１をθ１＝３０°に設定しており、従って特性曲線２０におけるＰ１点の散乱効率Ａ１が得られている。一方、第２発光素子１１０については第２散乱角θ２をθ２＝１２０°に設定しており、このため特性曲線２１におけるＰ２点の散乱効率Ａ２が得られている。
【０１４２】
このような第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０からの散乱角及び波長の異なる光による散乱効率より得られる受光素子１１１の受光量は、（受光量）＝（発光量）×（受光効率）、で与えられるため、図２３の散乱効率Ｉに比例した受光信号量を得ることができる。
【０１４３】
この実施の形態３にあっては、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの各光による同じ煙についての散乱光による受光素子１１１で得られる受光量の比率Ｒを求める。この受光量の比率Ｒは、散乱効率に比例することから、散乱効率Ａ１、Ａ２につき、Ｒ＝Ａ１／Ａ２として求まる。そして、この比率Ｒを予め定めて閾値と比較することで、煙の種類を判断する。
【０１４４】
図２４は、図１６乃至図２１の検煙部構造について、ケロシンを燃焼させた時に生ずる燃焼煙（黒色煙）を対象とした、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【０１４５】
図２４において、第１発光素子１０９からの発光を第１波長λ１＝９００ｎｍとした場合、この光による散乱効率Ｉは特性曲線２２のようになる。一方、第２発光素子１１０からの発光を第２波長λ２＝５００ｎｍとした場合、この光による散乱効率Ｉは特性曲線２３のようになる。
【０１４６】
この図２４のグラフについて、まず波長に着目すると、図２３の綿灯芯の煙と同様、第１波長λ１＝９００ｎｍの第１発光素子１０９から発した光による散乱効率の特性曲線２２が低く、これに対し第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１１０から発した光による散乱効率の特性曲線２３の方が大きい値を示している。
【０１４７】
また散乱角θに対する散乱効率の変化は、図２３の場合と同様、特性曲線２２、２３共に散乱角θが小さいほど散乱効率が高く、散乱角θが１２０°付近で最低値を示した後、散乱角θの増加に対し、散乱効率が上昇する特性となっている。
【０１４８】
このようなケロシンの燃焼煙について、第１発光素子１０９の第１散乱角θ１＝３０°を特性曲線２２について見ると、Ｐ３点により散乱効率Ａ１’が与えられる。また第２発光素子１０については第２散乱角θ２＝１２０°であることから特性曲線２３のＰ４点より散乱効率Ａ２’が与えられる。
【０１４９】
この散乱効率Ａ１’、Ａ２’は、図２３の場合と同様、発光量に受光効率を掛かけた受光量に比例することから、この場合についても第１発光素子１０９と第２発光素子１１０から発せられた光による受光素子１１１の受光量の比Ｒを、散乱効率Ａ１’、Ａ２’を用いて、Ｒ＝Ａ１’／Ａ２’として求める。
【０１５０】
図２５は、図２３及び図２４について綿灯芯による燻焼煙とケロシンによる燃焼煙とを例にとって第１発光素子１０９による受光信号量Ａ１、第２発光素子１１０による受光信号量Ａ２、更に各信号量の比率Ｒを一覧表に示している。尚、受光信号量は散乱効率に比例することから図２３、図２４の散乱効率Ｉの値をそのまま使用している。
【０１５１】
この図２５の一覧表から明らかなように、綿灯芯を燃焼させた場合の白っぽい煙となる燻焼煙については、第１発光素子１０９からの光と第２発光素子１１０からの光の受光信号量の比率ＲはＲ＝８．０となっている。
【０１５２】
これに対しケロシンを燃焼させた時の黒っぽい煙となる燃焼煙については、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率がＲ＝２．３となっている。
【０１５３】
従って、白っぽい煙となる燻焼煙と、黒っぽい煙となる燃焼煙について、第１発光素子１０９からの光と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率の間には十分な差が生じており、例えば比率Ｒについて煙の種類を判断するための閾値として例えば閾値＝６を設定することで、火災発生時の煙から燻焼煙か燃焼煙かを識別することができる。
【０１５４】
一方、水蒸気や湯気などにあっては、煙粒子に比べ粒子径が十分に大きいことから、図２３及び図２４の散乱角θが小さい場合の散乱効率が火災時の煙に比べ十分に高く、第１散乱角θ１となる第１発光素子１０９からの光による受光信号量が十分大きく、第２散乱角θ２＝１２０°となる第２発光素子１１０からの光による受光信号量との比率Ｒは１０以上の大きな値を持つことになる。
【０１５５】
このため第１発光素子１０９からの光による受光信号量と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率Ｒについて閾値＝１０を設定し、これを上回るような場合には水蒸気や湯気などの非火災と判断することができる。
【０１５６】
この点はタバコの煙についても同様であり、比率Ｒに対する閾値を閾値＝１０とすれば、タバコの煙については比率Ｒが１０以上の大きな値が得られることから同様に非火災と判断することができる。
【０１５７】
図２６は、図１６乃至図２１の検煙部を備えた図１９の回路ブロックをもつ火災感知処理のフローチャートであり、信号処理部１０３を実現するＣＰＵのプログラム制御により実現される。
【０１５８】
この火災感知処理にあっては、通常時は第１発光素子１０９のみを発光駆動しており、第１発光素子１０９からの光による受光レベルがプリアラーム的な所定閾値を越えた時に、第２発光素子１１０を発光駆動して両方の光による受光信号量の比率から火災を判断するようにしている。
【０１５９】
図２６において、まずステップＳＢ１でカウンタｎをｎ＝１にセットする。次にステップＳＢ２で第１発光素子１０９をパルス的に発光駆動し、ステップＳＢ３で第１発光素子９の発光駆動に応じて受光素子１１１の受光信号をサンプルホールドとして受光データＡ１を記憶部１０４に記憶する。同時に受光データＡ１に基づき微分値Ｂを求めて記憶部１０４に記憶する。
【０１６０】
ここで図１９の第１発光制御部１０５は、実施の形態１において図６に示したのと同様に、第１発光素子１０９を発光駆動として、発光パルスのように、繰り返し周期Ｔ１毎にパルス幅Ｔ２をパルス出力して発光駆動する変調発光を行っており、これに対応して増幅回路１０７は、受光信号についても、発光変調に同期した同期受光信号として取得している。
【０１６１】
発光周期Ｔ１は例えばT１＝１ｓｅｃであり、変調発光のパルス幅Ｔ２は例えばＴ２＝５００μｓｅｃとしている。このように変調発光とこれに対応した同期受光により、外部の検煙空間からの煙の散乱光以外の光の入射による受光信号を除去し、煙による散乱光のみの受光を確実にできるようにしている。
【０１６２】
また第１発光素子１０９の発光波長帯域が可視光帯域にあることから、間欠発光による光を人間が見ても発光を認識できないようにするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。即ち、人間が目で発光素子からの光を視認できるためには、１ｍｓｅｃを越える継続発光時間を必要とすることから、発光素子からの光を見えなくするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。
【０１６３】
発光変調パルスの場合、３回の発光パルスの合計発光時間が１ｍｓｅｃ以内であればよく、この場合は合計１５０μｓｅｃとなるので、発光が見えることはない。このような変調発光と同期受光は、図１９の第２発光制御部１０６による第２発光素子１１０の発光制御についても同じになる。
【０１６４】
再び図２６を参照するに、ステップＳＢ４で受光データＡ１が火災のプリアラームを判断する所定の閾値ＴＨ１を越えたか否かチェックしており、この閾値が越えた場合には、後の説明で明らかにするステップＳＢ５の障害判定処理を実行した後、非火災でなければステップＳＢ６で第２発光素子１１０をパルス的に発光駆動し、これによってステップＳＢ７で受光素子１１０から得られる受光信号をサンプルホールド行って受光データＡ２として記憶部１０４に記憶する。
【０１６５】
次にステップＳＢ８で記憶部１０４に記憶している第１発光素子１０９からの光による受光データＡ１と第２発光素子１１０からの光による受光データＡ２との比率Ｒを算出する。続いてステップＳＢ９で比率Ｒを予め定めて非火災を判断するための閾値＝１０と比較する。比率Ｒが閾値＝１０より小さければ火災による煙と判断し、ステップＳＢ１０で燃焼物の種類を判別する閾値＝６と比較する。
【０１６６】
この時、比率Ｒが閾値＝６以上であれば、ステップＳＢ１１で白煙火災（燻焼火災）と判断し、ステップＳＢ１２でカウンタｎをひとつ増加し、ステップＳＢ１３でカウンタｎがｎ＝３に達しているか否かチェックする。
【０１６７】
この場合、カウンタｎ＝２であることからステップＳＢ２に戻り、ステップＳＢ２〜ＳＢ１２と同じ処理を繰り返し、これによってステップＳＢ１３でカウンタｎがｎ＝３に達した事が判別されるとステップＳＢ１５で火災断定とし、火災信号を送出し、その際に必要であれば白煙火災を示す情報を同時に送信する。
【０１６８】
一方、ステップＳＢ１０で比率Ｒが閾値＝６未満であった場合にはステップＳＢ１４に進み、黒煙火災（燃焼火災）と判断し、ステップＳＢ１５で火災断定を行って受信機側に火災信号を送出し、必要があれば黒煙火災を示す情報を同時に送信する。またステップＳＢ９で比率Ｒが閾値１０以上であれば、ステップＳＢ１６で非火災を断定し、ステップＳＢ１に戻り、カウンタｎをｎ＝１にリセットする。
【０１６９】
このように実施の形態３にあっては、図１６乃至図２１の検煙部に設けた波長及び散乱角が異なる第１発光素子９と第２発光素子１０からの光による散乱光を受光素子１１で受光して両者の比率を求め、これを所定の閾値と比較して判断することで火災と非火災の判断、さらに火災と判断した場合の白煙火災か黒煙火災かの燃焼物の種類を確実に判断することができる。
【０１７０】
ここで図１６乃至図２１の検煙部構造にあっては、第１発光素子１０９として、第１波長λ１＝９００ｎｍ、第１散乱角θ１＝３０°、第２発光素子１１０として第２波長λ２＝５００ｎｍ、第２散乱角θ２＝１２０°とした場合を例にとっているが、実施の形態３にあってはこの値を最適値として次の数値的な範囲で同様の効果を実現することができる。
【０１７１】
まず第１発光素子１０９の第１波長λ１としては８００ｎｍ以上の中心波長であれば良い。第１発光素子１０９の第１散乱角θ１としてはθ１＝２０°〜５０°の範囲に定めれば良い。一方、第２発光素子１１０については第２波長λ２としては中心波長を５００ｎｍ以下とすれば良く、第２散乱角θ２はθ２＝１００°〜１５０°の範囲に定めれば良い。
【０１７２】
より具体的には第１発光素子１０９の第１波長λ１及び散乱角θ１と、第２発光素子１１０の第２波長λ２と散乱角θ２は、図２３の綿灯芯の煙、即ち燻焼煙（白色煙）について、それぞれの光による受光量の比率Ｒが燃焼物の種類を識別する閾値＝６より大きく、一方、図２５のケロシンの燃焼による燃焼煙（黒色煙）については、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０から発した煙による散乱による受光信号量の比率Ｒが閾値＝６より小さくなるように設定すれば良い。
【０１７３】
更に図１９の信号処理部３にあっては、図１６のように、検煙点Ｐを本体外面１１８の外側となる開放検煙空間としたことに伴う固有の誤報を識別して障害信号を出力するようにしている。
【０１７４】
この外部の検煙点Ｐを持つことによる固有の誤報としては、例えば検煙点Ｐを人の手や虫といった異物が直接横切った場合が想定される。そこで図２６の処理にあってはステップＳＢ５に障害判定処理を設けており、その処理内容は図２７のフローチャートのようになる。
【０１７５】
図２７の障害判定処理は、まずステップＳＣ１で受光データＡ１の微分値Ｂが所定の障害閾値ＴＨ２を越えたか否かチェックし、越えていなければ図２６のステップＳＢ６に進んで火災判断処理を実行する。
【０１７６】
越えていた場合は、ステップＳＣ２で所定時間Ｔを設定したタイマーをスタートし、ステップＳＣ３で設定時問Ｔの経過を監視する。設定時間Ｔを経過するとステップＳＣ４に進み、そのときの受光データＡ１が障害閾値ＴＨ３を越えているか否かチェックし、越えていた場合はステップＳＣ５で本体外面１１８の検煙部分にクモの巣などの異物が付着していると判断してトラブルを判定して出力することで、受信機に障害表示を行わせ、本体外面の確認清掃などの点検対応を促することになる。
【０１７７】
実施の形態１の図８と同様に、火災による煙濃度の増加は比較的緩やかであり、そのため微分値Ｂは誤報閾値ＴＨ２に対し十分に小さく、火災時あっては、誤報閾値ＴＨ２を越えることがない。このため、時刻ｔ１で受光データＡ１がプリアラーム閾値ＴＨ１を越えたとき、微分値Ｂは誤報閾値ＴＨ２以下にあり、これが図２７のステップＳＣ１で判別され、ステップＳＣ２〜ＳＣ５の障害判定処理はスキップされ、図２６のステップＳＢ６移行の火災判断処理に進む。なお、障害閾値ＴＨ３は火災判断のプリアラーム閾値ＴＨ１に対し十分に高いレベルに設定されている。
【０１７８】
図２８は、本体外面１１８の外側の外部開放空間の検煙点Ｐの部分を虫などの異物が一時的に通過した場合であり、受光データＡ１は一時的に障害閾値ＴＨ３を越える変化を生じ、これに伴い受光データＡ１の立ち上がりで微分値Ｂはプラス側に誤報閾値ＴＨ２を越えて大きく変化し、且つ受光データＡ１の立ち下がりで微分値Ｂはマイナス側に大きく変化する。
【０１７９】
そこで、受光データＡ１が障害閾値ＴＨ３を越えた時点で既に記憶している直前の所定値Ｂを誤報閾値ＴＨ２と比較し、越えていた場合には障害の可能性があると判断し、その後の変化をチェックするため、微分値Ｂが障害閾値ＴＨ２をこえた時点からタイマーを起動して設定時間Ｔの経過を待つ。
【０１８０】
そしてＴ時間後に再び受光データＡ１をチェックし、このとき障害閾値ＴＨ３以下であることから、一時的な障害と判断し、障害は解消されていることから、障害判定出力はない。即ち、この場合には、火災判断処理の実行が抑止されることとなる。
【０１８１】
図２９は、外部開放空間の検煙点Ｐ付近の本体外面１１８に比較的大きな虫などの異物が付いて固定的に存在した場合であり、受光データＡ１は障害閾値ＴＨ３を越える変化を生じた後、そのレベルを維持するようになる。これに伴い受光データＡ１の立ち上がりで微分値Ｂはプラス側に障害閾値ＴＨ２を越えて大きく変化する。
【０１８２】
そこで、受光データＡが障害閾値ＴＨ３を越えた時点で既に記憶している直前の微分値Ｂを誤報閾値ＴＨ２と比較し、越えていた場合には障害の可能性がありと判断し、その後の変化をチェックするため、微分値Ｂが障害閾値ＴＨ２を越えた時点からタィマーを起動して設定時間Ｔの経過を待つ。そしてＴ時間後に再び受光データＡ１をチェックし、このとき障害閾値ＴＨ３を越えているため、継続的な障害と判断し、障害判定出力を行う。
【０１８３】
このように実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、複数の受光量に基づく複合的な判断を行うことができ、火災判定を一層正確に行うことができる。
また、波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高めることができる。
また、複数の発光素子を立体角配置したので、発光素子の光軸と受光素子の光軸の相互の交点となる検煙点を、感知器本体外面の外側の空間に設定して煙による散乱光を検出することができる。
また、第１発光手段の光に対する散乱光の受光量と、第２発光手段の光に対する散乱光の受光量とを比較することにより、例えば両者の比を取って閾値と比較することで煙の種類を識別し、一層正確な火災検出を行うことができる。
また、受光素子の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
また、発光素子は、コリメートされた平行光を発することで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【０１８４】
次に、実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、基本的には実施の形態３と同様に構成されているが、２つの発光素子の散乱角と偏光方向とが実施の形態３とは異なるものである。なお、実施の形態４の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態３と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態３と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０１８５】
図３０は、実施の形態４の検煙部構造を模式的に示した説明図である。この図３０において、第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、受光素子１３３が光軸交点となる検煙点Ｐに向くように配置され、この検煙点Ｐは感知器に対し外部空問に位置する。
【０１８６】
第１発光素子１２５は、その光軸１２５Ａと受光素子１３３の光軸１３３ａを通る平面を第１散乱面１２７とすると、第１散乱面１２７に対し垂直な偏光面を持つ垂直偏光面をもつ光１２８を発する。
【０１８７】
この例では第１発光素子１２５としてＬＥＤを使用しており、したがって第１発光素子１２５の前面に偏光フィルター１２６を配置し、第１散乱面１２７に垂直な偏光面を持つ光１２８を発するようにしている。この第１発光素子１２５の第１散乱面１２７における光軸１２５ａと受光素子１３３の光軸１３３Ａの成す第１散乱角θ１は、例えばθ１＝７０°に設定している。
【０１８８】
一方、第２発光素子１２９の光軸１２９ａと受光素子１３３の光軸１３３Ａを通る平面を第２散乱面１３１とすると、第２発光素子１２９は第２散乱面１３１に平行な偏光面を持つ光１３２を発する。また第２発光素子１２９の光軸１２９ａと受光素子１３３の光軸１３３ａの第２散乱面１３１において成す角となる第２散乱角θ２としては、第１散乱角θ１より大きい例えばθ２＝１２０°に設定している。
【０１８９】
第２発光素子１２９もＬＥＤを使用していることから、第２発光素子１２９の前に偏光フィルター１３０を配置して水平偏光面をもつ光１３２を発するようにしている。
【０１９０】
このように第１発光素子１２５からの第１散乱面１２７に対し垂直偏光面を持つ光１２８と第２発光素子１２９からの第２散乱面１３１に対し水平偏光面をもつ光１３２により、Ｐ点における煙の散乱による受光素子１３３に向かう散乱光は、いずれの光についても第２散乱面１３１に平行な水平偏光面をもつ光１３４として煙粒子に照射されることになる。
【０１９１】
この実施の形態４の検煙部構造の立体配置は、図３１に示すように、実施の形態３と同様のチャンバーベース１１４（図示せず）に第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３を立体角配置するように組み込んでおり、光軸交点となる検煙点Ｐが本体外面１１８からｈ＝５ｍｍ程度の高さの外部空間に設定される。
【０１９２】
具体的には、図３１のように第１発光素子１２５、第２発光素子１２９及び受光素子１３３の位置をＡ、Ｂ、Ｃとすると、光軸交点となる検煙点Ｐとを結んだ三角錐を仮定し、三角形ＡＢＣを底辺とし、検煙点Ｐが頂点としてチャンバーベース１１４の本体外面から外部空間に位置するように立体角配置する。
【０１９３】
図３２Ａは、第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３について、その光軸２５ａ、２９ａ、３３ａによる立体角配置を示している。
【０１９４】
この第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３の光軸１２５ａ、１２９ａ、１３３ａの交点となる検煙点Ｐが図１６乃至図１８のチャンバーベース１１４における本体外面１１８の外側の検煙空間に存在しており、これに対し第１発光素子１２５、第２発光素子１２９及び受光素子１３３はチャンバーベース１１４の中に配置されている。
【０１９５】
図３２Ｂは、第１発光素子１２５のＡ点と受光素子１３３のＣ点の間の立体角配置を取り出している。この場合、第１発光素子１２５のＡ点と受光素子１３３のＣ点からの光軸１２５ａ、１３３ａを含む面は三角形ＰＣＡで与えられ、この三角形ＰＣＡを含む面の光軸１２５ａと光軸１３３ａのなす角が第１発光素子１２５の第１散乱角θ１となる。
【０１９６】
図３２Ｃは、第２発光素子１２９のＢ点と受光素子１３３のＣ点との立体角配置を取り出している。この場合、光軸１２９ａと１３３ａは三角形ＰＣＢを含む面に存在しており、第２発光素子１２９と受光素子１３３の光軸１２９ａ、１３３ａのなす散乱角は三角形ＰＣＢを含む面上の光軸１２９ａと光軸１３３ａのなす場合に散乱角θ２として与えられている。
【０１９７】
図３３は、図３０の検煙部構造において散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量の実験的に得られた結果の一覧表である。図３３において、散乱角θとしては７０°、９０°、１２０°をとっており、それぞれの散乱角θについて偏光角φを０°（水平偏光）及び９０°（垂直偏光）とした場合を示している。
【０１９８】
ここで、本実施の形態４においては、実施の形態３と同様の回路ブロック（図１９）を用いて同様の処理（図２６、２７）を行うことで、火災や障害の判断を行っている。また、非火災を判断する閾値や、白煙火災か黒煙火災かを判断するための閾値も、実施の形態３と同じものを使用することができる。
【０１９９】
図３３の濾紙、ケロシン、タバコのそれぞれの燃焼煙に対し第１発光素子１２５から光を発した場合の受光信号量と第２発光素子１２９から光を発した場合の受光信号量を、散乱角θと偏光角φについて見ると次のことがわかる。
【０２００】
まず散乱角θの変化に対しては、第１発光素子１２５による垂直偏光及び第２発光素子１２９による水平偏光のいずれについても、散乱角が小さいほど受光信号量が大きく、散乱角が大きくなると受光信号量が低下する関係にある。
【０２０１】
一方、同じ散乱角θ例えば７０°について見ると、第１発光素子１２５による垂直偏光の光による受光信号量の方が、第２発光素子１２９による水平偏光の光による受光信号量より大きくなっていることが分かる。
【０２０２】
火災判断にあっては、第１発光素子１２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子１２９からの光による受光信号量Ａ２の比率Ｒを、Ｒ＝Ａ１／Ａ２として算出して、火災か非火災か、火災であった場合の白煙火災か黒煙火災かを判別する。
【０２０３】
ここで比率Ｒを大きくするためには、図３３における散乱角θとして、第１発光素子１２５については受光信号量が大きくなる小さい方の散乱角θ１＝７０°を選択し、第２発光素子１２９については受光信号量が小さくなる散乱角θ２＝１２０°を選択する。
【０２０４】
一方、同じ散乱角における水平偏光と垂直偏光の光では、垂直偏光による光の方が受光信号量が大きく、水平偏光による光の方が受光信号量が小さくなることから、比率Ｒを大きくとるためには、第１発光素子１２５について受光信号量を大きくするために偏光角φ１＝９０°となる垂直偏光を選択し、第２発光素子１２９については受光信号量が小さくなる偏光角θ２＝０°となる水平偏光を選択する。
【０２０５】
この図３３のような散乱角θ及び偏光角φに対する測定結果に基づき、図３１の実施形態にあっては、（１）第１発光素子１２５は垂直偏光で第１散乱角θ１＝７０°、（２）第２発光素子１２９は水平偏光で第２散乱角θ２＝１２０°、を設定している。
【０２０６】
図３４は、（１）（２）のように偏光方向と散乱角を設定した場合の燃焼物の種類に対する第１発光素子１２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子１２９による受光信号量Ａ２を図２９から取り出して一覧表で示し、更に２つの信号量による比率Ｒを算出して示している。
【０２０７】
この図３４の一覧表から明らかなように、濾紙やケロシンなどの火災時の燃焼物にっいては比率Ｒは４．４４、５．６０と小さく、これに対し非火災となるタバコについては比率は１６．４７と十分に大きく、したがって図２６のフローチャートのように、ステップＳＢ９で閾値＝１０により比率Ｒを判断することで、火災か非火災かを確実に識別することができる。
【０２０８】
また図３４のケロシンの燃焼による煙は黒煙火災に属することから、図２６のステップＳＢ１０で閾値＝６を使用することで、ステップＳＢ１４に進んで黒煙火災（燃焼火災）であることを識別できる。
【０２０９】
図２３に示した燻焼火災による煙である綿灯芯については、図３４には示されていないが、その比率Ｒとしてケロシンより大きな値が必然的に得られる。したがって図２６のステップＳＢ１０で閾値＝６以上の比率Ｒとなって、ステップＳＢ１０で白煙火災と判断され、カウンタｎによる３カウントで火災が断定される。
【０２１０】
ここで図３０の実施形態にあっては、第１発光素子１２５の第１散乱角θ１＝７０°場合を例にとっているが、実用的にはθ１＝８０°以下の値とすればよい。また第２発光素子１２９の第２構成角θ２としてθ２＝１２０°を例にとっているが、実用的な値としてはθ２＝１００°以上とすればよい。
【０２１１】
このように実施の形態４によれば、実施の形態３と同様の効果に加えて、光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光部につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、煙の識別確度を高めることができる。
【０２１２】
次に、実施の形態５について説明する。検煙点を散乱光式煙感知器の外部に設定した場合、従来の感知器のように煙チャンバー内に煙の滞留を招くことがないため、煙の濃淡をより正確に火災検出に反映できるという特性がある。この実施の形態５は、このような特定を活かし、火災検知をより正確に行うための処理に特徴を有する。なお、実施の形態５の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態１と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態１と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０２１３】
本実施の形態５において、散乱光式煙感知器は図１に示すように構成されており、その基本的な電気的構成は、図５のように構成することができる。ここで、本実施の形態５においては、火災検出の閾値として第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２との２つが設定され、これら第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２とは、任意の方法で記憶部１７に予め記憶されている。このうち、第１の火災閾値ＴＨ１は、監視領域の煙濃度が、通常時（空気清浄時）よりも高く、火災が発生した可能性があるが、火災が発生したと断定するまでには至らないレベルに至ったことを示す。また、第２の火災閾値ＴＨ２は、第１の火災閾値ＴＨ１よりも高いレベルに設定され（第２の火災閾値ＴＨ２＞第１の火災閾値ＴＨ１）、監視領域の煙濃度が、通常時（空気清浄時）よりも高く、火災が発生したと断定できるレベルを示す。
【０２１４】
また、本実施の形態５においては、火災検出レベルが第１の火災閾値ＴＨ１を越えた場合の経過時間に対する判断基準として、第１の設定時間ＴＡ１を設定しており、また、火災検出レベルが第２の火災閾値ＴＨ２を越えた場合の経過時間に対する判断基準として、第２の設定時間ＴＡ２を設定している。これら第１の設定時間ＴＡ１と第２の設定時間ＴＡ２とは、任意の方法で記憶部１７に予め記憶されている。
【０２１５】
次に、本実施の形態５における火災判定処理について説明する。図３５は、火災判定処理のフローチャートである。まず、ステップＳＤ１で受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上か否かチェックし、第１の火災閾値ＴＨ１を越えた場合にはステップＳＤ２に進み、第１の設定時間ＴＡ１の計時をスタートする。計時スタート後、ステップＳＤ３で第１の設定時間ＴＡ１の経過をチェックしており、さらにこの間に、ステップＳＤ４において、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上である状態が維持されているか否かを継続的に監視する。そして、第１の設定時間ＴＡ１の経過前に、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上でなくなった場合、火災以外の原因により一時的に煙濃度が上がったものと判断し、この場合には特に火災判断の出力は行わない。
【０２１６】
一方、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上である状態を維持しつつ、第１の設定時間ＴＡ１が経過した場合、ステップＳＤ５に進み、第２の設定時間ＴＡ２の経過を監視する。さらにこの間に、ステップＳＤ６において、受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上になったか否かを継続的に監視する。第２の設定時間ＴＡ２の経過前に、受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上でなくなった場合、火災以外の原因により一時的に煙濃度が上がったものと判断し、この場合には特に火災判断の出力は行わない。一方、第２の設定時間ＴＡ２の経過後において、依然として受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上である場合、火災が発生したものと判断し、ステップＳＤ７において火災判断の出力を行う。
【０２１７】
次に、このような処理を行う背景とその効果等について説明する。従来の散乱光式煙感知器においては、煙チャンバーの内部に煙を導入して火災検出を行っていたので、煙チャンバーに煙が流入するまでに時間を要し、このことが火災検出を遅らせる原因になり得る。また、逆に、煙チャンバー内に一旦煙が入ると、この煙が煙チャンバーから流出するまでに時間を要する。このことは、煙チャンバーの外部の煙濃度が低くなっているにも関わらず、煙チャンバーの内部の煙濃度を依然として高いレベルに保つことになり、誤報を招く要因になり得る。
【０２１８】
例えば、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては、火災の煙の煙濃度の変化と、火災以外（例えば、タバコや調理）の煙の煙濃度の変化とが、相互に類似する傾向にある。すなわち、本来、火災の煙の煙濃度は、上昇を続ける傾向にあるのに対して、タバコや調理等の煙の煙濃度は、上下動し、特に、低濃度の煙は火災の煙に比べて極めて低い濃度になる傾向にある。しかし、このような傾向の相違が、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては小さくなる。
【０２１９】
図３６には、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係、図３７には、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す。また、図３８には、本実施の形態５の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係、図３９には、本実施の形態５の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す。これら図３６〜３９において、横軸には時間、縦軸には受光レベルを示す。
【０２２０】
まず、図３６のタバコの煙に対する受光レベルと、図３７の火災の煙に対する受光レベルとを相互に比較すると、タバコの煙の受光レベルの方が若干大きく上下しているが、全体としては類似した傾向にある。これは、煙が煙チャンバーに流入する時間や、煙が煙チャンバーから流出するために時間を要するため、煙チャンバー内に煙が滞留し、受光レベルが平準化される傾向にあるためである。従って、このような受光レベルに基づいて、タバコの煙と火災の煙とを相互に区別することは困難である。
【０２２１】
一方、図３８のタバコの煙に対する受光レベルと、図３９の火災の煙に対する受光レベルとを相互に比較すると、タバコの煙の受光レベルの方が大きく上下し、火災の煙の受光レベルと顕著な差異が出る。このような点に着目して、本実施の形態５においては、図３５に示した如き処理を行うことで、火災と非火災とを区別している。
【０２２２】
すなわち、図３５に示した処理によれば、タバコの煙が発生した場合において、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越えた場合であっても（図３８の時間Ｔ１）、第１の設定時間ＴＡ１が経過する前に、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を下回った場合（図３８の時間Ｔ２）、火災発生と判断することがない。また、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越え（図３８の時間Ｔ３）、さらに受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を越えた場合であっても（図３８の時間Ｔ４）、第２の設定時間ＴＡ２が経過する前に、受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を下回った場合（図３８の時間Ｔ５）、火災発生と判断することがない。すなわち、受光レベルが高くなった場合でも、その状態が一定時間以上継続しなかった場合には、火災以外の原因による煙であると判断し、火災報知を行わないので、誤報を防止できる。
【０２２３】
一方、火災による煙が発生した場合において、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越え（図３９の時間Ｔ１）、第１の設定時間ＴＡ１が経過した時点においても依然として受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越えている場合において（図３９の時間Ｔ２）、さらに受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を越え（図３９の時間Ｔ３）、この状態が第２の設定時間ＴＡ２が経過しても継続している場合には（図３９の時間Ｔ４）、火災報知を行う。
【０２２４】
なお、これら第１の閾値ＴＨ１、第２の閾値ＴＨ２、第１の設定時間ＴＡ１、及び、第２の設定時間ＴＡ２の具体的な設定値は任意であり、実験等の結果に基づいて決定することができる。例えば、第１の設定時間ＴＡ１としては３０ｓｅｃ、第２の設定時間ＴＡ２としては６０ｓｅｃを設定する。
【０２２５】
このように実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、火災の煙と火災以外の煙との異なる傾向をそのまま検出結果に反映させることができるという特徴を活かし、これら両種類の煙を区別して誤報を防止することができる。
【０２２６】
これまで実施の形態１〜５について説明したが、この他の利点や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。従って、広義における本発明は、ここに示した詳細な点や代表的な実施の形態に限定されるものではない。すなわち、請求の範囲やその均等物によって定義される本発明概念の思想やその範囲内において、種々の変形を行うことが可能である。
【０２２７】
例えば、各実施の形態１〜５の特徴は、相互に適用することができる。例えば、実施の形態５のように第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２を用いた処理を、実施の形態３のように複数の発光手段を備えた散乱光式煙感知器に適用しても良い。
【０２２８】
また、実施の形態１の本体外面７の表面に、虫や異物の付着などを防ぐための凹凸遮蔽物などを、全体から見て突出量として目立たない程度に形成するようにしてもよい。実施の形態１においては、本体外面７の全体を覆うように透明カバー９を装着しているが、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂに対してのみ保護カバー９を配置するものであってもよい。また、本体外面７は天井設置状態で下向きであるため、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂに透明カバー９を設けない開放型であっても良い。
【０２２９】
また図３０の実施の形態４にあっては、第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９としてＬＥＤを使用し、偏光フィルター１２６、１３０を組合せることで垂直偏光面をもつ光１２８と水平偏光面をもつ光１３２を発するようにしているが、これに代えて偏光された光を出力するレーザダイオードを第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９に使用すれば、偏光フィルター１２６、１３０は不要となる。
【０２３０】
また、実施形態４にあっては、第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９の波長を等しくとったが、これを異ならせることで、より煙の識別精度を高めることもできる。
【０２３１】
あるいは、図１６乃至図２１の２つの発光素子の波長と散乱角を異ならせた検煙部構造の他の実施形態として、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０における波長と散乱角の関係が維持できる構成であれば、これら２つの発光素子１０９、１１０に対し、２つの受光素子を設けるようにしてもよい。
【０２３２】
また発光素子として白熱球や白色ＬＥＤなどの発光スペクトルの広い発光素子を用いることにより発光素子を１つとし、この発光素子に波長切替用のフィルタを設け、図１６の第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の配置位置から光を出すように光路設定を行うことで実施することができる。
【０２３３】
更に図３０の２つの発光素子１２５、１２９の散乱角と偏光方向を異ならせた検煙部構造についても、異なる偏光面をもつ２つの発光素子１２５、１２９に対し各々別の受光素子を２ヵ所に設けるようにしてもよい。
【０２３４】
また２つの発光素子１２５、１２９から発する光の偏光面については、図３０における偏光フィルター１２６、１３０を機械的に回転させたり、公知の液晶フィルターを駆動するなどにより偏光面１２８、１３２を変化させることで、偏光面１３４の偏光方向を適宜に調整して最適な検出状態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
以上のように、本発明に係る散乱光式煙感知器は、煙を感知して火災発生を報知することに有用であり、特に、天井面等の設置面からの散乱光式煙感知器の突出量を少なくして外観的にも優れた煙感知システムを構築することや、各種の煙を相互に区別して火災を正確に報知することに適している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光した光が煙によって散乱されることで生ずる散乱光を検出することで煙を感知する散乱光式煙感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の散乱光式煙感知器は、基本的に感知器内に外部からの煙を流入する煙チャンバーを備え、この煙チャンバー内を検煙空間として、発光素子からの光による煙の散乱光を受光素子で受光して火災を検出するようにしている。
【０００３】
このように感知器の煙チャンバー内に検煙空間を設ける理由は、煙に光を当てることにより発生する微弱な散乱光を外光の影響を受けずに高精度に検出するためであり、また、検煙空間に虫などの異物が存在すると、これら異物によって光が散乱されて誤報を生じる可能性があることから、これら異物が検煙空間に入る込むことを煙チャンバーによって防止するためである。このように、煙チャンバーを設けてそこを検煙空間とすることは、従来の散乱光式煙感知器においては必須の技術であった（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６-１０９６３１号公報
【特許文献２】特開平７-１２７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の散乱光式煙感知器にあっては、煙チャンバーを必須の構造として備えていることによる問題が存在していた。
【０００６】
まず、従来の煙感知器は煙を流入し易くするため、煙チャンバーの部分が飛び出した形態をもっており、天井面などに飛び出した状態で設置されることとなり、室内デザィンを大きく損なう要因の一つとなっている。
【０００７】
また、煙チャンバーに対する外部からの煙の流入は、その周囲に位置するカバー、煙流入口、防虫網、及び、外光遮断用のラビリンス（光遮蔽用の壁）を通るため、流入特性が不十分であり、煙の検出に時間遅れを起こす問題がある。
【０００８】
更に、煙感知器の設置状態で煙チャンバー内に埃が付着したり結露が生ずると、内部反射光によるＳ／Ｎの悪化や誤動作を起す場合があるため、煙チャンバーを定期的に清掃点検する必要であり、その分、運用コストが嵩むなどの問題がある。
【０００９】
しかし、煙による散乱光に対する外光の影響を排除することが、光の波長特性や偏光特性を利用して可能であれば、感知器内に検煙空間を形成するための煙チャンバーは不要となり、従来の煙チャンバーに起因した問題を解消できる等の様々なメリットがある。
【００１０】
このような点に鑑みて、本発明は、感知器内の煙チャンバーを不要とした、散乱光式煙感知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、感知器本体と、前記感知器本体に内蔵され、前記感知器本体の外側に位置する開放状の検煙空間に向けて光を発する発光手段と、前記感知器本体に内蔵され、前記発光手段から前記検煙空間に発せられた光に対する散乱光を受光し、この受光した散乱光の受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力された受光信号によって特定される前記受光量に基づいて、火災発生の有無を判断する火災判断手段とを備えて構成される。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量とその微分値とに基づいて、火災発生の有無を判断するように構成される。
【００１３】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に、火災が発生したと判断するように構成される。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値を越えている場合、さらに前記微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に前記受光量が所定の障害閾値を越えているか否かを判定し、前記受光量が前記障害閾値を越えていた場合は、火災検出を妨げる障害が発生したと判断するように構成される。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記火災判断手段は、前記受光量が所定の第１の火災閾値を越えている時間が、所定の第１の設定時間以上継続し、かつ、前記受光量が前記第１の火災閾値より大きい所定の第２の火災閾値を越えている時間が、前記第１の設定時間より長い所定の第２の設定時間以上継続している場合に、火災が発生したと判断するように構成される。
【００１６】
また、請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、複数の発光手段を備えるように構成される。
【００１７】
また、請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の本発明において、前記発光手段は、第１波長の光を発する第１発光手段と、第１波長より短い第２波長の光を発する第２発光手段とを備え、前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくして構成される。
【００１８】
また、請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の本発明において、前記第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上とし、前記第２波長の中心波長を５００ｎｍ以下とし、前記第１散乱角を２０°〜５０°の範囲とし、前記第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲として構成される。
【００１９】
また、請求項９に記載の本発明は、請求項６に記載の本発明において、前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、前記第１発光手段から発光される光を、当該第１発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第１散乱面に垂直な偏光面をもつ光とし、前記第２発光手段から発光される光を、当該第２発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第２散乱面に水平な偏光面をもつ光とし、前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくして構成される。
【００２０】
また、請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の本発明において、前記第１散乱角を８０°以下とし、前記第２散乱角を１００°以上として構成される。
【００２１】
また、請求項１１に記載の本発明は、請求項６から１０のいずれか一項に記載の本発明において、前記複数の発光手段のそれぞれの光軸と前記受光素子の光軸とを含む平面が、相互に略非同一平面になるよう、前記複数の発光手段を立体角配置して構成される。
【００２２】
また、請求項１２に記載の本発明は、請求項６から１１のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、前記火災判断手段は、前記第１発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量と、前記第２発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量とを相互に比較することにより、前記煙の種類を識別し、この煙の種類に応じた判断基準に基づいて、火災発生の有無を判断するように構成される。
【００２３】
また、請求項１３に記載の本発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の本発明において、前記検煙空間における前記発光手段の光軸と前記受光手段の光軸との相互の交点を、前記感知器本体から約５ｍｍ以上離して構成される。
【００２４】
また、請求項１４に記載の本発明は、請求項１から１３のいずれか一項に記載の本発明において、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料で構成され、あるいは、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部に虫忌避剤を塗布又は含浸させて構成される。
【００２５】
また、請求項１５に記載の本発明は、請求項１から１４のいずれか一項に記載の本発明において、前記受光手段の視野角を５度以内として構成される。
【００２６】
また、請求項１６に記載の本発明は、請求項１から１５のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段は、コリメートされた平行光を発するように構成される。
【００２７】
また、請求項１７に記載の本発明は、請求項１から１６のいずれか一項に記載の本発明において、前記受光手段から出力された前記受光信号を増幅するログアンプをさらに備えて構成される。
【００２８】
また、請求項１８に記載の本発明は、請求項１から１７のいずれか一項に記載の本発明において、前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段と、前記受光手段から出力された前記受光信号を、前記変調発光信号に同期して増幅する増幅手段と、をさらに備えて構成される。
【００２９】
また、請求項１９に記載の本発明は、請求項１８に記載の本発明において、前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段をさらに備え、前記発光手段は、可視光波長帯域の光を発光し、前記発光制御手段は、１ミリ秒以内の発光パルス幅で、前記間欠的な発光駆動を行うように構成される。
【００３０】
また、請求項２０に記載の本発明は、請求項１９に記載の本発明において、前記発光制御手段は、前記間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内として構成される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、感知器本体の外側の検煙空間に向けて発光を行い、この検煙空間からの光を受光するので、感知器本体の外側に検煙点を設定して煙感知を行うことができる。このため、煙チャンバーを省略できるので、従来の煙チャンバーの部分が突出した形態は必要なくなり、その部分を扁平な薄型形状にできる。この結果、散乱光式煙感知器を天井面に設置した際に、検煙空間側となる感知器本体の外面を天井面にほぼ揃えることができ、天井面から飛び出すことのないフルフラットの設置を可能とする。また、天井面をフルフラットに設計し、施工できることから、室内デザインの品質を飛躍的に向上できる。また、外面の開放空間を検煙空間として煙の散乱光を検出するため、従来の煙チャンバーのような煙の流入を妨げる構造的な要因がなく、火災の煙につき時間遅れを起すことなく検出できる。さらには、検煙空間は外部の開放空間となり、開放検煙空間に相対する本体外面は下向きに露出しているため、埃の結露の付着がなく、これに起因した誤報の問題が解消され、清掃も不要であることから、運用コストが低減できる。
【００３２】
また、本発明によれば、受光量とその微分値に基づいた火災判断を行うことで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を回避でき、開放空間を検煙空間とすることによる問題も解消することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に火災と判断する。これは、火災による煙濃度の増加が、虫などの異物による受光量の変化に比べ時間的に緩やかであることから、受光量が火災レベルに達しても直ぐに火災とは判断せず、その微分値を判定して異常閾値以下であることを条件に火災と判断するものである。このことにより、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を一層確実に回避できる。
【００３４】
また、本発明によれば、微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に受光量が所定の障害閾値を超えていた場合は、異物による障害と判断する。これは虫などの異物による受光信号の変化には、一時的なものと継続的なものとに分類でき、虫の飛来等の一時的な受光信号の異常変化は、微分値が異常閾値を超えた後、ある一定時間後には解消されていることから、一定時間後に受光信号が障害閾値以下であれば、非障害と判断できる。これに対し、クモの巣やカーテン等が検煙空間内に移動や接触した場合には、一定時間を経過しても、受光信号は障害閾値を越えた異常レベルを継続しており、感知器が正常に煙を感知できないトラブル状態にあることから、この状態を障害と判断して通知することで、感知器の保守点検を可能とする。
【００３５】
また、本発明によれば、受光量が第１の火災閾値を越えている時間が第１の設定時間以上継続し、かつ、受光量が第２の火災閾値を越えている時間が第２の設定時間以上継続している場合に、火災発生と判断する。これは、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては、火災の煙の煙濃度の変化と、火災以外（例えば、タバコや調理）の煙の煙濃度の変化とが、相互に類似する傾向にあるため、これらを相互に区別することが困難であったのに対して、煙チャンバーを不要とした本発明に係る散乱光式煙感知器においては、火災の煙と火災以外の煙との異なる傾向をそのまま検出結果に反映させることができるという特徴を活かし、これら両種類の煙を区別して誤報を防止する。
【００３６】
また、本発明によれば、複数の発光手段を備えることで、複数の受光量に基づく複合的な判断を行うことができ、火災判定を一層正確に行うことができる。
【００３７】
また、本発明によれば、２つの発光手段につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に、２つの発光部から発する光の波長を異ならせることで、波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高め、検煙空間が外部にあっても、外光の影響を受けずに火災による煙を確実に検出でき、更に、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を防止し、更に火災による煙についても黒煙火災と白煙火災といった燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、２つの発光部から発する光の各散乱面に対する偏光面を異ならせることで、光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光部につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、この偏光方向の相違と散乱角の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高め、検煙空間が外部にあっても、外光の影響を受けずに火災による煙を確実に検出でき、更に、調理の湯気やタバコの煙などによる非火災報を確実に防止し、また火災時の煙についても黒煙火災と白煙火災を識別して燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、複数の発光手段を立体角配置したので、発光手段の光軸と受光手段の光軸の相互の交点となる検煙点を、感知器本体外面の外側の空間に設定して煙による散乱光を検出することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、第１発光手段の光に対する散乱光の受光量と、第２発光手段の光に対する散乱光の受光量とを比較することにより、例えば両者の比を取って閾値と比較することで煙の種類を識別し、煙の種類に応じた判断基準により火災判断を行う等、複数の受光量に基づいた複合的判断を行うことで、一層正確な火災検出を行うことができる。
【００４１】
また、本発明によれば、発光手段の光軸と受光手段の光軸との相互の交点を、感知器本体からから５ｍｍ以上離したので、感知器本体の外面に埃が付着したり、虫が這いまわっても、その影響を回避することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料等にて構成することで、外表面に虫を近寄りにくくし、誤報を未然に防ぐことができる。
【００４３】
また、本発明によれば、受光手段の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【００４４】
また、本発明によれば、発光手段は、コリメートされた平行光を発することで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、受光信号をログアンプで増幅する。これにより、外光が直接受光素子に入射するような場合において、通常のリニアアンプでは出力が飽和して増幅機能が失われる場合であっても、受光増幅出力が飽和しないようにすることができ、安定的に火災検知を行うことができる。
【００４６】
また、本発明によれば、発光手段を変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動し、受光信号を変調発光信号に同期して増幅するので、この変調発光と同期受光によって、誤報の要因となる照明光などを検出対象から除外し、外光による誤報を確実に防止することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、発光パルス幅を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【００４８】
また、本発明によれば、間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、実施の形態１における散乱光煙感知器の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１における散乱光式煙感知器を天井面に設置した状態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１における散乱光式煙感知器を天井面に埋込装着した状態を示す図である。
【図３】図３は、チャンバーベースの斜視図である。
【図４】図４は、図３のチャンバーベースを用いた検煙部全体の断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１における散乱光式煙感知器の回路ブロックである。
【図６】図６は、図５の発光制御部による発光駆動のタイムチャートである。
【図７】図７は、図５の信号処理部に設けている火災判断部の処理機能をハードウェアにより実現した回路ブロック図である。
【図８】図８は、火災による煙を受けた際の図７の火災判断部の動作を示したタイムチャートである。
【図９】図９は、一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。
【図１０】図１０は、検煙点Ｐの近傍の本体外面に異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、図５の信号処理部に設けた火災判断部の機能をプログラム制御により実行するためのフローチャートを示している。
【図１２】図１２は、実施の形態２における散乱光式煙感知器のチャンバーベースの斜視図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１２のチャンバーベースに設けている発光部と受光部の設置位置に対応した光学的な位置関係を３次元座標空間で模式的に表した図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、発光光軸と受光光軸をｘｙ平面となる水平面から見た図である。
【図１４】図１４は、散乱角と各種煙の散乱光量との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、散乱角と、濾紙燻焼煙に対するケロシン燃焼煙及び綿灯芯燻焼煙の散乱光量比率との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態３における散乱光煙感知器の断面図である。
【図１７】図１７は、チャンバーベースの斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７のチャンバーベースを用いた検煙部全体の断面図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３における散乱光式煙感知器の回路ブロックである。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子について、その光軸による立体角配置を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第１発光素子のＡ点と受光素子のＣ点の間の立体角配置を取り出した図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、第２発光素子のＢ点と受光素子のＣ点との立体角配置を取り出した図である。
【図２１】図２１は、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子の光軸が同一平面に存在すると仮定した場合の配置関係を示す図である。
【図２２】図２２は、視野角と視野面積との関係を示す図である。
【図２３】図２３は、綿灯芯を燃焼させた場合に生ずる燻焼煙を対象とした散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【図２４】図２４は、ケロシンを燃焼させた場合に生ずる燃焼煙を対象とした散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【図２５】図２５は、綿灯芯による燻焼煙とケロシンによる燃焼煙とに対する受光信号量とその比率を示す図である。
【図２６】図２６は、図１９の回路ブロックをもつ火災感知処理のフローチャートである。
【図２７】図２７は、図２６の障害判定処理のフローチャートである。
【図２８】図２８は、一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。
【図２９】図２９は、検煙点Ｐの近傍の本体外面に異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。
【図３０】図３０は、実施の形態４の検煙部構造を模式的に示した説明図である。
【図３１】図３１は、実施の形態４の検煙部構造の立体配置を示す図である。
【図３２Ａ】図３２Ａは、第１発光素子、第２発光素子、及び、受光素子について、その光軸による立体角配置を示す図である。
【図３２Ｂ】図３２Ｂは、第１発光素子のＡ点と受光素子のＣ点の間の立体角配置を取り出した状態を示す図である。
【図３２Ｃ】図３２Ｃは、第２発光素子のＢ点と受光素子のＣ点との立体角配置を取り出した状態を示す図である。
【図３３】図３３は、図３０の検煙部構造において散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量の実験的に得られた結果を示す図である。
【図３４】図３４は、偏光方向と散乱角を設定した場合の燃焼物の種類に対する受光信号量とその比率を示す図である。
【図３５】図３５は、実施の形態５における火災判定処理のフローチャートである。
【図３６】図３６は、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３７】図３７は、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３８】図３８は、実施の形態５の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【図３９】図３９は、実施の形態５の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、４０、１００ 散乱光式煙感知器
２、１１２ 感知器本体
３、１１３ 端子盤
４、４１、１１４ チャンバーベース
４ａ、１０８ 検煙部
５、１０９、１１０、１２５、１２９ 発光素子(第１発光素子、第２発光素子）
５ｂ、４２、１０９ｂ 発光開口
６、１１１、１３３ 受光素子
６ｂ、４３、１１１ｂ 受光開口
７ 本体外面
９、１１６ 透明カバー
１１、１３６ 感知器ベース
１５、１０２ 発報回路
１６、１０３ 信号処理部
１７、１０４ 記憶部
１８、１０５、１０６ 発光制御部（第１発光制御部、第２発光制御部）
１９、１０７ 増幅回路
２０、２５、３０ コンパレータ
２１、２４、３１ 基準電圧源
２３ 微分回路
２６ 単安定マルチバイブレータ
２７、２８、２９ ＡＮＤゲート
１２６、１３０ 偏光フィルター
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
まず、実施の形態１の散乱光式煙感知器について説明する。図１は実施の形態１における散乱光煙感知器の断面図である。図１において、散乱光式煙感知器１は、概略的に、感知器本体２、端子盤３、チャンバーベース４、発光素子５、受光素子６、及び、透明カバー９を備えて構成されている。
【００５２】
このうち、感知器本体２内には端子盤３が収納され、この端子盤３の内側には回路基板８が収納されている。この回路基板８の下方には、チャンバーベース４が装着されており、このチャンバーベース４には、発光手段としての発光素子５と、受光手段としての受光素子６とが収納されている。
【００５３】
チャンバーベース４の下面である本体外面７は、略平坦に形成されており、この本体外面７には、透明カバー９が装着されている。また、本体外面７には、発光素子５から発せられた光を散乱光式煙感知器１の外部に射出するための発光開口５ｂと、このように射出されて煙によって散乱された光を受光素子６に導入するための受光開口６ｂとが形成されている。この本体外面７からさらに下方に離れた外部の開放空間には、発光素子５の光軸と受光素子６の光軸とが相互に交差する光軸交点Ｐが設定されており、この光軸交点Ｐが検煙点を構成する。このように、第１の実施の形態における散乱光煙感知器1１の特徴の一つは、検煙点が散乱光式煙感知器１の外部に設定されていることであり、散乱光式煙感知器１の内部に検煙空間を形成する必要がないことから、煙チャンバーが省略されている。
【００５４】
図２Ａは、散乱光式煙感知器１を取付ける基礎になる感知器ベース１１を天井面１０に設置し、この感知器ベース１１に図１の散乱光式煙感知器１を装着した状態を示している。この図２Ａに示すように、散乱光式煙感知器１においては、従来の散乱光式煙感知器に設けられている煙チャンバーが省略されているので、この煙チャンバーによる飛び出しがない分、散乱光式煙感知器１の全体の厚みを薄くでき、散乱光式煙感知器１を、天井面１１から下方にあまり突出させることなく（散乱光式煙感知器１を天井面１１に対しほとんど目立たせることなく）設置できる。
【００５５】
図２Ｂは、感知器ベース１１を天井面１０内に設置し、この感知器ベース１１に図１の散乱光式煙感知器１を埋込装着した状態を示している。この図２Ｂに示すように、散乱光式煙感知器１の下面（図１の本体外面７や透明カバー９）を天井面１１に対して略面一状に設置でき、この場合には、煙チャンバーによる飛び出しが全くがなく、フルフラットな天井構造を実現できる。特に、煙チャンバーを不要として散乱光式煙感知器１の全体の厚みを薄くしているので、天井内に埋め込まれる部分が従来よりも小さくなり、狭い天井空間内にも散乱光式煙感知器１を配置できる。
【００５６】
図３は、図１の発光素子５及び受光素子６を配置するチャンバーベース４の斜視図である。この図３において、チャンバーベース４の検煙側の本体外面７には、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂが形成され、発光開口５ｂの内部には発光素子５、受光開口６ｂの内部には受光素子６が組み込まれている（これら発光素子５と受光素子６は図３で図示せず）。
【００５７】
図４は、図３のチャンバーベース４を用いた検煙部全体の断面図である（なお、透明カバー９を想像線にて示す）。この図４において、チャンバーベース４の上部はフラットな本体外面７となっており、この本体外面７には、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂが開口されると共に、保護用に透明カバー９が装着されている。なお実施の形態１においては、外部の開放検煙空間の検煙点Ｐ側の本体外面７としてフラットな外面とした場合を例にとっているが、この本体外面７としては必要に応じて多少湾曲させたりあるいは適宜の凹凸を設けたりしてもよい。
【００５８】
チャンバーベース４の内部には、発光素子５と受光素子６が組み込まれ、発光素子５の発光光軸５ａと受光素子６の受光光軸６ａとは、本体外面７の外側の開放検煙空間の検煙点Ｐで交差している。ここで、本体外面７から外部空間の光軸交点となる検煙点Ｐまでの高さｈは、任意に設定することができるが、好ましくは、散乱光式煙感知器１の外部において煙検知に障害になり得る外乱要素、例えば、本体外面７に埃や虫が付着しても、これら付着物が煙検知に影響を与えることのない高さに設定する。例えば、この高さｈは、散乱光式煙感知器１の設置環境下において比較的多く発生している虫の最大の高さに設定することができ、一例として、ｈ＝５ｍｍ以上の高さを確保することが好ましい。
【００５９】
またチャンバーベース４としては、虫が付着しにくい虫忌避材料で構成するか、本体外面７に虫忌避剤を含浸または塗布するようにしてもよい。また透明カバー９も虫忌避材料で構成するか、虫忌避剤を含浸または塗布するようにしてもよい。このことにより、虫が透明カバー９の外面を這い回ることを防止し、虫による誤報の発生を防止できる。なお、虫忌避剤の具体的成分は任意であるが、例えば、ジエチルトルアミドやピレスロイドを用いることができる。
【００６０】
図５は、実施の形態１における散乱光式煙感知器１の回路ブロックである。この図５において、散乱光式煙感知器１は、上述した発光素子５及び受光素子６を有する検煙部４ａ、発報回路１５、ＣＰＵを用いた信号処理部１６、記憶部１７、発光制御部１８、及び、増幅回路１９を備えて構成されている。
【００６１】
このような構成において、概略的には、発光制御部１８にて駆動された発光素子４ａから発光が行われる。このように発光された光が、散乱光式煙感知器１の外部の検煙点Ｐやその周辺において煙に反射して散乱されると、この散乱光が受光素子６にて受光される。この受光素子６の出力は、増幅回路（ログアンプ)１９にて増幅され、信号処理部１６に入力される。この信号処理部１６においては、増幅回路１９から出力された受光素子６の出力のレベルと、記憶部１７に予め記憶された火災閾値ＴＨ１、誤報閾値ＴＨ２、又は、障害閾値ＴＨ３とを後述するように比較することで、火災発生の有無、誤報、又は、障害発生の有無を判断する。そして、所定条件が満たされた場合、信号処理部１６は、発報回路１５を動作して所定の受信機に向けて火災信号を送出させる。
【００６２】
ここで、信号処理部１６には、火災判断部１６ａの機能がプログラム制御の機能として設けられる。この火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号とその微分値に基づいて火災を判断する。即ち火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号Ａが所定の火災閾値ＴＨ１を越え、且つ受光信号Ａの微分値Ｂが所定の誤報閾値ＴＨ２以下である場合に火災と判断する。
【００６３】
一方、火災判断部１６ａは、受光素子６による受光信号Ａが所定の火災閾値ＴＨ１を越え、かつ、受光信号Ｂの微分値が所定の誤報閾値ＴＨ２を越えている場合、微分値Ｂが所定の誤報閾値ＴＨ２を越えた時から一定時間Ｔ後に受光信号Ａが所定の障害閾値ＴＨ３を越えているか否か判定し、障害閾値ＴＨ３以下であれば一過性の障害と判断して監視を続行し、障害閾値ＴＨ３を越えていた場合は異物による障害と判断する。
【００６４】
図６は、図５の発光制御部１８による発光駆動のタイムチャートである。この図６において、発光パルス（Ａ）は、図１の発光素子５から発光される光、受光信号（Ｂ）は、図１の受光素子６にて受光される光、同期受光信号（Ｃ）は、図５の増幅回路１９にて取得される受光信号を示す。すなわち、発光制御部１８は、発光パルス（Ａ）のように、繰り返し周期Ｔ１毎にパルス幅Ｔ２をパルス出力するように発光素子５を発光駆動し、発光素子５に変調発光を行わせる。これに対応して増幅回路１９は、発光制御部１８の変調と同期を取り、受光信号（Ｂ）を発光変調に同期した同期受光信号（Ｃ）として取得する。
【００６５】
ここで発光周期Ｔ１は例えばＴ１＝１ｓｅｃであり、変調発光のパルス幅Ｔ２は例えばＴ２＝５０μｓｅｃとしている。このように変調発光とこれに対応した同期受光により、外部の検煙空間からの煙の散乱光以外の光の入射による受光信号を除去し、煙による散乱光のみの受光を確実にできるようにしている。
【００６６】
また発光素子５の発光波長帯域が可視光帯域にあることから、間欠発光による光を人間が見ても発光を認識できないようにするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。即ち、人間が目で発光素子からの光を視認できるためには、１ｍｓｅｃを越える継続発光時間を必要とすることから、発光素子からの光を見えなくするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。
【００６７】
図６の発光パルス（Ａ）の場合、３回の発光パルスの合計発光時間（パルス幅Ｔ２×３回）が１ｍｓｅｃ以内であれば良い。例えば、上述のようにＴ２＝５０μｓｅｃとした場合、３回の発光パルスの合計発光時間は１５０μｓｅｃとなり、１ｍｓｅｃ以内であるため、発光が見えることはない。
【００６８】
図７は、図５の信号処理部１６に設けている火災判断部１６ａの処理機能をハードウェアにより実現した回路ブロック図である。図７において、ハードウェアで構成された火災判断部１６ａは、コンパレータ２０、基準電圧源２１、微分回路２３、コンパレータ２５、基準電圧源２４、コンパレータ３０、基準電圧源３１、単安定マルチバイブレータ２６、ＡＮＤゲート２７，２８，２９等を図示のように接続して構成されている。
【００６９】
コンパレータ２０は、受光素子６の受光出力を増幅回路１９で増幅して得た受光信号Ａを入力され、基準電圧源２１により設定した所定の火災閾値ＴＨ１と比較し、受光信号Ａのレベルが火災閾値ＴＨ１を上回ったときにＨレベル出力（Ｈｉｇｈ出力）を生ずる。コンパレータ２０のＨレベル出力はＡＮＤゲート２７の一方に入力される。
【００７０】
コンパレータ３０は、受光素子６の受光出力を増幅回路１９で増幅して得た受光信号Ａを入力され、基準電圧源３１により設定した障害閾値ＴＨ３と比較し、受光信号Ａのレベルが障害閾値ＴＨ３を上回ったときにＨレベル出力を生ずる。コンパレータ３０のＨレベル出力はＡＮＤゲート２８の一方に入力される。
【００７１】
また、受光信号Ａは微分回路２３で微分された後、微分値ＢとしてダイオードＤ１を介してコンパレータ２５に入力される。コンパレータ２５は基準電圧源２４による所定の異常閾値ＴＨ２と微分値Ｂを比較し、微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えたときにＨレベル出力を生ずる。なおダイオードＤ１は、微分回路２３からプラス極性とマイナス極性を持った微分信号が得られることから、このうちのプラス極性の微分値のみを取り出すようにしている。
【００７２】
コンパレータ２５のＨレベル出力は単安定マルチバイブレータ２６に入力される。この単安定マルチバイブレータ２６は、Ｈレベル出力を受けることで駆動され、一定時間Ｔに亘り、Ｑ出力よりＨレベル出力を生ずる。単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力はＡＮＤゲート２７の他方に反転入力される。
【００７３】
したがって、コンパレータ２５で微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えて単安定マルチバイブレータ２６がＴ１時間に亘りＨレベル出力を生じている間、ＡＮＤゲート２７はコンパレータ２０によるＨレベルとなる火災検出信号を禁止することになる。また、コンパレータ２５において微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２以下であれば、単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力はＬレベル（Ｌｏｗレベル）にあるため、ＡＮＤゲート２７は許容状態にあり、このときコンパレータ２０による火災検出によるＨレベル出力はそのまま出力される。
【００７４】
ＡＮＤゲート２７の出力はＡＮＤゲート２９の一方に入力される。ＡＮＤゲート２９の他方にはＡＮＤゲート２８の出力が反転入力される。ＡＮＤゲート２８には、コンパレータ３０の出力と単安定マルチバイブレータ２６の反転出力が入力されている。このためＡＮＤゲート２８は、コンパレータ３０において障害が検出されてＨレベル出力を継続的に出力している状態で、コンパレータ２５によるＨレベル出力でＴ時間に亘り動作した単安定マルチバイブレータ２６がオフとなったときの反転出力で許容状態となり、このときコンパレータ３０の出力がＡＮＤゲート２８から出力されることで、これが障害信号となる。
【００７５】
またＡＮＤゲート２８がＨレベル出力となる障害信号を出す際には、ＡＮＤゲート２９がその反転入力により禁止状態にあり、コンパレータ３０からのＨレベル出力はＡＮＤゲート２９で禁止され、障害信号が出力される際には火災信号の出力が禁止される。
【００７６】
図８は、火災による煙を受けた際の図７の火災判断部１６ａの動作を示したタイムチャートである。
【００７７】
火災による煙を受けた際には、受光素子６による受光信号Ａは図８の（Ａ）のように時間の経過と共に徐々に増加し、火災閾値ＴＨ１を時刻ｔ１で越えるとコンパレータ２０の出力がＨレベルとなり、このときＡＮＤゲート２７，２９は許容状態にあることから、図８の（Ｃ）のように火災信号がＨレベルとなり、図５の発報回路１５を動作して受信機側に火災信号を送出する。
【００７８】
このとき微分回路２３の受光信号Ａの微分値Ｂは、煙濃度の上昇が比較的緩やかであることから比較的小さな微分値であり、異常閾値ＴＨ２を越えることはない。
【００７９】
図９は、図１の散乱光式煙感知器１において、本体外面７の下側の外部の開放空間の検煙点Ｐの部分を飛んでいる虫などが横切ることで一時的に散乱光が増加した場合のタイムチャートである。このように一時的に散乱光が生ずると、図９の（Ａ）のように受光信号Ａは急激に増加した後に通常レベルに戻り、火災閾値ＴＨ１を越えている間、図９の（Ｃ）のようにコンパレータ２０の出力はＨレベルとなる。
【００８０】
一方、このときの受光信号Ａに対する微分回路２３の微分値Ｂは、図９の（Ｂ）のように、受光信号Ａの立ち上がりでプラス方向に大きく変化した後、受光信号Ｂの立ち下がりでマイナス方向に大きく変化した信号となる。そして、プラス方向に大きく変化した際に異常閾値ＴＨ２を上回り、この間、図９の（Ｄ）のようにコンパレータ２５がＨレベル出力を生ずる。その結果、図９の（Ｅ）のように単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力がＨレベルとなる。
【００８１】
このため、コンパレータ２０の出力がＨレベルとなっても、単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力がＨレベルとなることでＡＮＤゲート２７によって火災信号の出力が禁止される。この結果、外部開放空間の検煙点Ｐを一時的に虫などが横切ったとしても、火災信号が出力される誤動作を起すことはない。
【００８２】
なお、単安定マルチバイブレータ２６による設定時間Ｔとしては、検煙点を異物が横切る時間を十分カバーできるように設定すればよい。この外部の検煙点を異物が横切るケースとしては、虫以外に例えば人の指先や物が横切る場合などが考えられる。
【００８３】
図１０は、図１の外部空間に設定した検煙点Ｐの近傍の本体外面７にカーテン等の異物が止まって動かないような場合のタイミングチャートである。このような異物が固定的に付着したケースにあっては、受光信号Ａは図１０の（Ａ）のように、火災閾値ＴＨ１を越えて大きく立ち上り、障害閾値ＴＨ３を越えた後、その状態を継続することになる。
【００８４】
微分回路２３から出力される微分値Ｂは、図１０の（Ｂ）のように、プラス方向に大きく変化し、異常閾値ＴＨ２を一時的に越える。このため異常検出用のコンパレータ２５も微分値の一時的な増加に応じてＨレベル出力を生じ、単安定マルチバイブレータ２６を動作し、図１０の（Ｅ）のように単安定マルチバイブレータ２６が一定時間Ｔに亘りＨレベル出力を生ずる。
【００８５】
このため単安定マルチバイブレータ２６のＱ出力によりＡＮＤゲート２７が禁止状態となり、単安定マルチバイブレータ２６の動作中はＡＮＤゲート２７からのＨレベル出力はない。単安定マルチバイブレータ２６が一定時間後にオフしてＱ出力がＬレベルとなると、ＡＮＤゲート２７の禁止が解除され、Ｈレベル出力を生ずるが、同時にＡＮＤゲート２８が単安定マルチバイブレータ２６の反転出力のＨレベルへの立ち上がりで許容状態となり、受光信号Ａが障害閾値ＴＨ３を越えていることによるコンパレータ３０からのＨレベル出力を受けてＡＮＤゲート２８出力がＨレベルとなり、これが障害信号（トラブル信号）として出力される。
【００８６】
同時に、ＡＮＤゲート２８のＨレベル出力でＡＮＤゲート２９が禁止状態となり、ＡＮＤゲート２７からＨレベル出力が得られても、これが禁止され、火災信号としての出力は阻止される。
【００８７】
ＡＮＤゲート２８のＨレベル出力による障害信号は図５の発報回路１５に出力され、例えば火災発報時と異なる信号形式によって受信機に送出することで、受信側で感知器のトラブルを示す障害表示を行い、係員が感知器の検煙側の本体外面７をチェックして、付着している異物などを除去することで、トラブルを解消できる。発報回路１５による受信機に対する障害信号の送出は、例えば一定時間だけパルス的に発報電流を流すような信号形式とすればよい。
【００８８】
ここで、このような火災信号や障害信号の出力制御は、図７のようなワイヤードロジック以外にも、ソフトウェアロジックにて達成することができる。図１１は、図５の信号処理部１６に設けた火災判断部１６ａの処理を、プログラム制御により実行するためのフローチャートを示している。なお、図１１の火災判断処理とは別のプログラムにより、増幅回路１９から出力される受光信号Ａのサンプリングと、サンプリングされた受光信号値の微分処理による微分値の演算が繰り返し行われている。
【００８９】
図１１の火災判定処理にあっては、まずステップＳＡ１で受光値Ａが所定の火災閾値ＴＨ１以上か否かチェックし、火災閾値ＴＨ１を越えた場合にはステップＳＡ２に進み、微分値Ｂが所定の異常閾値ＴＨ２以上か否かチェックする。微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２以下であれば、ステップＳＡ３に進み、火災と判断し、火災の判定出力を生ずる。
【００９０】
ステップＳＡ２で微分値Ｂが異常閾値ＴＨ２を越えていた場合には、ステップＳＡ４に進み、設定時間Ｔを持ったタイマーをスタートする。タイマースタート後、ステップＳＡ５で設定時間Ｔの経過をチェックしており、設定時間が経過すると、ステップＳＡ６に進み、ここで受光値Ａが障害閾値ＴＨ３を越えているか否かチェックする。
【００９１】
受光値Ａが障害閾値ＴＨ３以下であった場合には、図９に示した場合と同様、一時的に散乱光が増加した場合であることから、この場合には特に火災判断の出力は行わない。これに対し受光値Ａが障害閾値ＴＨ３を越えていた場合には、これは図１０に示したように継続的に異常な受光信号が得られている状態であることから、ステップＳＡ７で障害を判定して、その判定出力を生ずる。
【００９２】
また、本実施の形態１においては、図５に示すように、受光素子６からの受光出力をログアンプである増幅回路１９にて増幅しているので、火災判断を一層正確に行うことができる。すなわち、受光出力を通常のリニア型アンプで増幅した場合、外乱光の強い環境下ではアンプ出力が飽和する場合があり、火災失報に繋がる危険性があった。本実施の形態１では、受光出力をログアンプを用いて増幅しているので、比較的強い外乱光が受光部に入射した場合においても、アンプ出力が飽和して煙による散乱光を検出できないという事態を防ぐことができる。また、ログアンプにより外乱光環境下で煙散乱光を検出する場合には、煙によるアンプ出力の変化幅は小さくなるが、本実施の形態１においては、微分値を取ることでＳ／Ｎ比を改善し、火災判断を行うことができる。
【００９３】
このように本実施の形態１によれば、煙チャンバーを省略して、散乱光式煙感知器を突出部の少ない平坦状に構成でき、天井面から飛び出すことのないフルフラットの設置を可能とする。
また、受光量とその微分値に基づいた火災判断を行うことで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を回避でき、開放空間を検煙空間とすることによる問題も解消することができる。
また、受光量が火災レベルに達しても直ぐに火災とは判断せず、その微分値を判定して異常閾値以下であることを条件に火災と判断することで、検煙空間に虫などの異物が存在した場合の誤動作を一層確実に回避できる。
また、微分値が異常閾値を超えた状態が一定時間経っても解消されない場合には、障害と判断して通知することで、感知器の保守点検を可能とする。
また、検煙点を感知器本体からから５ｍｍ以上離したので、感知器本体の外面に埃が付着したり、虫が這いまわっても、その影響を回避することができる。
また、感知器本体の本体外面の少なくとも一部を虫忌避材料等にて構成することで、外表面に虫を近寄りにくくし、誤報を未然に防ぐことができる。
また、受光手段の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
また、受光信号をログアンプで増幅することで、受光増幅出力が飽和しないようにすることができ、安定的に火災検知を行うことができる。
また、発光素子を変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動し、受光信号を変調発光信号に同期して増幅するので、誤報の要因となる照明光などを検出対象から除外し、外光による誤報を確実に防止することができる。
また、発光パルス幅を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
また、間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とすることで、人間の視覚感度として不感帯となる発光時間に抑え、感知器における発光部の点滅を人間が認識できないようにすることができる。
【００９４】
次に、実施の形態２の散乱光式煙感知器について説明する。この実施の形態２は、基本的に実施の形態１と同様であるが、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを本体外面上に所定角度で交差するように配置した点において、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを本体外面上で略直線的に配置した実施の形態１と異なる。なお、実施の形態２の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態１と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態１と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【００９５】
図１２は、実施の形態２における散乱光式煙感知器４０（全体は図示せず）のチャンバーベース４１の斜視図であり、このチャンバーベース４１には、発光開口４２と受光開口４３とが、本体外面上で所定の角度で交差するように配置されており、発光開口４２の内部には図示しない発光素子５が収められ、受光開口４３の内部には図示しない受光素子６が収められている。
【００９６】
次に、発光角度と受光角度との関係について詳細に説明する。なお、本願は、本件出願人によって２００２年１月１１日に先に提出された日本国特許出願番号２００２−４２２１の全内容を組み込むものであり、以下の内容の一部は、この出願に開示されているものである。
【００９７】
図１３Ａは、図１２のチャンバーベース４１に設けている発光部と受光部の設置位置に対応した光学的な位置関係を３次元座標空間で模式的に表した図である。
【００９８】
図１３Ａにおいて、発光素子５による発光点Ｏからの発光光軸１３をベクトルで示し、外部の開放空間に位置する光軸交点Ｐからの散乱光が入射する受光光軸１４を受光素子６の受光点Ｑに対するベクトルで示している。また、これら発光光軸１３と受光光軸１４との交差角のうち、発光光軸１３に沿った光が煙等で散乱して受光光軸１４に沿った光になる際の角度を散乱角θ、この散乱角θに対する補角となる交差角を構成角δとする（θ＝１８０度−δ）。
【００９９】
図１３Ａにおいて、発光点Ｏ、光軸交点Ｐ及び受光点Ｑを結ぶ三角形が実施の形態２における散乱光式煙検知のための仮想的な光学面であり、三角形ＯＰＱを形成する面はｘｙ平面（水平面）及びｚｘ平面（鉛直面）のそれぞれに対し、ある角度を持って配置されている。
【０１００】
ここでは、説明を簡単にするため、発光点Ｏのｘ軸上への投影を投影点Ａとなるように配置しており、従って発光光軸１３の鉛直方向の傾斜角φは、この場合ｘ軸に対する角度となる。
【０１０１】
ここで発光光軸１３と受光光軸１４をｘｙ平面となる水平面から見ると図１３Ｂのように、投影点Ａが発光点Ｏに対応し、投影点Ｂが受光点Ｑに対応する。すなわち発光光軸１３と受光光軸１４は、水平方向において、所定の角度α（水平面でのみかけ上の構成角α）をもって交差している。
【０１０２】
そこで、図１３Ａ、１３Ｂにおいて、発光点Ｏの座標を（ａ1、ｂ1、ｃ1）、受光点Ｑの座標を（ａ2、ｂ2、ｃ2）とすると、構成角δ、水平面上のみかけ上の構成角α、及び、垂直方向の傾斜角φは、次式（１）〜（３）で表される。
【０１０３】
【数１】
【０１０４】
【数２】
【０１０５】
【数３】
【０１０６】
例えば、垂直方向の傾斜角φ＝３０°に設定し、水平面でのみかけ上の構成角α＝１２０°とすると、構成角δ＝９７°となる。また水平面でのみかけ上の構成角αをα＝１２０°、傾斜角φをφ＝９．８°に設定していると、構成角δはδ＝１１７°となる。
【０１０７】
これをまとめると、みかけ上の構成角α＝１２０°を一定に保った場合の傾斜角φ＝９．８°，３０°に対し、実際の構成角δ＝１１７°，９７°となり、発光点Ｏと受光点Ｑの水平方向での位置を変化させない場合、垂直方向の傾斜角φを大きくすれば、逆に実際の構成角δを小さくする関係が得られる。もちろん垂直方向の傾斜角φを小さくすれば光軸交点Ｏの高さが低くなることから、より薄型化することになる。
【０１０８】
図１３Ａ、１３Ｂのような発光から受光までの光軸の３次元関係に基づき、実施の形態２では、発光光軸１３と受光光軸１４の構成角δを略１１０°としている。この構成角δ＝１１０°に対応する散乱角θは、θ＝１８０°−δ＝７０°である。このように構成角δ＝１１０°（θ＝７０°）とするのは、以下の理由による。すなわち、散乱光式感知器の検煙部には、（１）煙による散乱光量を大きくすることと、（２）煙の種類による影響を小さくすることとの、相反する２つの要求がある。発明者は、散乱角と各種の煙に対する散乱光量との関係を、実験とシュミレーションとにより求めた（OPTIMIZATION OF SENSITIVITY CHARACTERISTICS OF PHOTOELECTRIC SMOKE DETECTOR TO VARIOUS SMOKES, Nagashima et al., Asia Oceania Fire Symposium, 1998）。
【０１０９】
図１４は、散乱角：θ（＝１８０−δ）による散乱光量の変化を示すもので、各種の煙に対する散乱角と散乱光量との関係を、従来の散乱光式煙感知器での散乱角＝４０°での濾紙の燻焼煙による散乱光量を１とした時の相対比として示している。図示のように、散乱角が大きくなるに従い散乱光量は小さくなるが、煙感知器の動作を安定化させるためには、従来の散乱光量の少なくとも１／５の散乱光量を確保する必要があり、θ＜９０°が必要となる。一方、煙の種類による影響を小さくするためには、図１５に示した濾紙燻焼煙に対するケロシン燃焼煙の出力をできるだけ大きくすることが求められる。ケロシン燃焼煙に対する感度は、少なくとも濾紙の感度の１／７以上であることが必要となり、この場合θ＞５０°となる。これはＥＮ規格およびＵＬ規格に規定された各種の火災試験に合格するための理想条件となっている。両者を満足する散乱角は、５０°＜θ＜９０°となり、理想的には、θ＝７０°が求められる。
【０１１０】
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、発光素子５の発光光軸１３と受光素子６の受光光軸１４を構成角δ＝１１０°に設定した状態で水平面におけるみかけ上の構成角α及び垂直面における傾斜角φをもつようにチャンバーベース４１内に埋め込み配置することで、煙粒子の大きさに対する感度の影響の少ない最適な角度配置を行っても、煙に対する光軸交点Ｐの飛び出し量を低く抑えることができる。
【０１１１】
次に、実施の形態３の散乱光式煙感知器について説明する。この実施の形態３の散乱光式煙感知器は、概略的に、発光素子を２つ備えている点において、発光素子を一つのみ設けている実施の形態１及び実施の形態２の散乱光式煙感知器と相違する。なお、実施の形態３の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態２と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態２と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０１１２】
まず、発光素子を２つ設ける背景について説明する。従来の散乱光式煙感知器にあっては、火災による煙に限らず、調理の煙やバスルームの湯気等により非火災報を発してしまうことがある。
【０１１３】
このような火災以外の原因による非火災報を防止するため、２種類の波長の光を検煙空問に照射し、煙による散乱光について異なる波長の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法や、散乱面に対し垂直な偏光面をもつ光と水平な偏光面を持つ光を照射し、煙による散乱光の各偏光成分の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法が知られている。
【０１１４】
しかしながら、このような従来の異なる波長の光や偏光面の異なる光を用いて煙の種類を判別する方法にあっては、火災による煙と火災以外の原因による調理の煙やバスルームの湯気等を識別する確度が必ずしも十分とはいえず、さらに高度な煙識別が望まれている。
【０１１５】
そこで、本実施の形態３においては、感知器内の煙チャンバーを廃止して小型薄型化を図ることに加えて、煙識別の確度を高めて非火災報防止を確実なものとすることを目的の一つとしている。
【０１１６】
次に、実施の形態３における散乱光煙感知器について説明する。図１６は、実施の形態３における散乱光煙感知器の断面図である。この散乱光式煙感知器１００は、概略的に、感知器本体１１２、端子盤１１３、チャンバーベース１１４、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０（図１６には図示せず）、受光素子１１１、及び、透明カバー１１６を備えて構成されている。なお、特記する点を除き、これら感知器本体１１２、端子盤１１３、チャンバーベース１１４、第１発光素子１０９、受光素子１１１、透明カバー１１６は、それぞれ、実施の形態１における感知器本体２、端子盤３、チャンバーベース４、発光素子５、受光素子６、透明カバー９と同様に構成でき、第２発光素子１１０は発光素子５と同様に構成できる。
【０１１７】
ここで、チャンバーベース１１４には、複数の発光手段としての第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０と、受光手段としての受光素子１１１とが収納されている。また、本体外面１１８には、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０から発せられた光を散乱光式煙感知器１００の外部に射出するための２つの発光開口１０９ｂ、１１０ｂ（図１６には一つの発光開口１０９ｂのみを図示する）と、このように射出されて煙によって散乱された光を受光素子１１１に導入するための受光開口１１１ｂとが形成されている。この本体外面１１８からさらに下方に離れた外部の開放空間には、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の光軸と受光素子１１１の光軸とが相互に交差する光軸交点Ｐが設定されており、この光軸交点Ｐが検煙点を構成する。
【０１１８】
散乱光式煙感知器１００を取付ける基礎になる感知器ベース（図示せず）を天井面（図示せず）に設置し、この感知器ベースに図１６の散乱光式煙感知器１００を装着した場合においては、実施の形態１の図２Ａと同様、煙チャンバーによる飛び出しがない分、散乱光式煙感知器１００を天井面に対しほとんど目立たせることなく設置できる。
【０１１９】
また、感知器ベースを天井面内に設置し、この感知器ベースに図１６の散乱光式煙感知器１００を埋込装着した場合においても、実施の形態１の図２Ｂと同様、散乱光式煙感知器１００の下面（図１の本体外面１１８や透明カバー１１６）が天井面と同じレベルとなって飛び出し全くがなく、フルフラットな天井構造を実現できる。特に、煙天井内に埋め込まれる部分が従来よりも小さくなり、狭い天井空間内にも散乱光式煙感知器１００を配置できる。
【０１２０】
図１７は、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１を立体角配置するためのチャンバーベース１１４の斜視図である。図１７において、チャンバーべ一ス１１４の本体外面１１８には、第１発光開口１０９ｂ、第２発光開口１１０ｂ、及び、受光開口１１１ｂが形成され、それぞれの開口の内部に、図１の第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、受光素子１１１が組み込まれている（これら各素子は図１７で図示せず）。
【０１２１】
図１８は、図１７のチャンバーべ一ス１１４を用いた立体角配置をとる検煙部全体の断面図である（第１発光開口１０９ｂと受光開口１１１ｂとを通る断面における断面図。なお、透明カバー１１６を想像線にて示す）。この図１８において、チャンバーベース１１４の上部はフラットな本体外面１１８となっており、第１発光開口１０９ｂ、第２発光開口１１０ｂ、及び、受光開口１１１ｂが形成されており、保護用に透明カバー１１６が装着されている。
【０１２２】
チャンバーベース１１４の内部には、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０（図１８では図示せず）、受光素子１１１が組み込まれており、第１発光素子１０９の光軸１０９ａ、第２発光素子１１０光軸１１０ａ（図１８では図示せず）、及び、受光素子１１１の光軸１１１ａは、本体外面１８の外側となる開放検煙空間の検煙点Ｐで立体交差している。
【０１２３】
ここで、本体外面１１８から外部空間の光軸交点となる検煙点Ｐまでの高さｈとしては、実施の形態１と同様、本体外面７の付着物が煙検知に影響を与えることのない高さ、例えば、ｈ＝５ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【０１２４】
図１９は、実施の形態３の散乱光式煙感知器の回路ブロックである。この図１９において、散乱光式煙感知器１００は、発報回路１０２、ＭＰＵを用いた信号処理部１０３、記憶部１０４、第１発光制御部１０５、第２発光制御部１０６、増幅回路１０７、及び、検煙部１０８を備えて構成されている。なお、特記する点を除き、これら発報回路１０２、信号処理部１０３、記憶部１０４、第１発光制御部１０５、増幅回路１０７、検煙部１０８は、実施の形態１における発報回路１５、信号処理部１６、記憶部１７、発光制御部１８、増幅回路１９、検煙部４ａと同様に構成でき、第２発光制御部１０６は発光制御部１８と同様に構成できる。
【０１２５】
検煙部１０８は、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１を備えて構成されている。これら第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１は、それぞれの光軸が感知器外部の開放空間に設定された検煙点Ｐで交差するように、配置されている。
【０１２６】
図２０Ａは、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の発光光軸１０９ａ、１１０ａと、受光素子１１１の受光光軸１１１ａとによる立体角配置を示している。
【０１２７】
これら発光光軸１０９ａ、１１０ａ及び受光光軸１１１ａが交差する検煙点Ｐが、図１７のチャンバーベース１１４における本体外面１１８の外側となる開放検煙空間に存在しており、これに対し第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１は、チャンバーベース１１４の中に配置されている。
【０１２８】
図２０Ｂは、第１発光素子１０９のＡ点と受光素子１１１のＣ点の間の立体角配置を取り出している。この場合、第１発光素子１０９のＡ点からの発光光軸１０９ａと、受光素子１１１のＣ点からの受光光軸１１１ａとを含む面は三角形ＰＣＡで与えられ、この三角形ＰＣＡを含む面の発光光軸１０９ａと受光光軸１１１ａとのなす角が第１発光素子１０９の第１散乱角θ１となる。
【０１２９】
図２０Ｃは、第２発光素子１１０のＢ点と受光素子１１１のＣ点との立体角配置を取り出している。この場合、発光光軸１１０ａと受光１１１ａとは三角形ＰＣＢを含む面に存在しており、発光光軸１１０ａと受光光軸１１１ａとのなす散乱角は、三角形ＰＣＢを含む面上の発光光軸１１０ａと受光光軸１１１ａのなす場合に散乱角θ２として与えられている。
【０１３０】
ここで図２０Ａ〜２０Ｃの立体角配置をとる検煙部１０８の構造を、説明を容易にするため、図２１のように、第１発光素子１０９、第２発光素子１１０、及び、受光素子１１１の光軸が同一平面に存在すると仮定して説明すると次のようになる。
【０１３１】
図２１において、第１発光素子１０９は、その発光光軸１０９ａと受光素子１１１の受光光軸１１１ａの交点Ｐに対する第１散乱角θ１を、この実施形態にあってはθ＝３０°に設定している。また第１発光素子１０９としては近赤外線ＬＥＤを使用しており、第１発光素子１０９から発せられる光は、中心波長λ１として、この実施形態にあってはλ１＝９００ｎｍ（＝０．９μm）を設定している。
【０１３２】
このような第１発光素子１０９に対し、実施の形態３にあっては更に第２発光素子１１０を設けている。第２発光素子１１０は、その発光光軸１１０ａと受光素子１１１との交点Ｐに対する第２散乱角θ２を、第１発光素子１０９と受光素子１１１の第１散乱角θ１より大きく構成している（θ２＞θ１）。この実施形態にあっては第２散乱角θ２はθ２＝１２０°としている。
【０１３３】
また第２発光素子１１０は可視光ＬＥＤを使用しており、第２発光素子１１０から発生される光の中心波長を第２波長λ２とすると、この波長λ２は第１発光素子１０９の波長λ１より短く設定されており、この実施形態にあってはλ２＝５００ｎｍ（＝０．５μm）としている。
【０１３４】
更に、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０としては、コリメートされた平行光を発するレーザダイオードなどを使用することが望ましい。また、受光素子１１１としては、検煙点Ｐに対する視野角が５度以下といった狭いものを使用することが好ましい。このような視野角にした場合、検煙点Ｐを中心とした限定された検煙空間のみからの光を受光し、煙の散乱光以外の外乱光が受光部に入射する光量を小さくして、外光による影響を最小限に抑えることができる。この構成により、散乱光煙感知器は、照明光や太陽の反射光等の外乱光による誤作動の危険性を小さくすることができる。また、外乱光受光量を抑えることができるため、図１９の増幅回路１０７が飽和レベルに達する危険性を小さくすることができる。
【０１３５】
図２２は、視野角と視野面積との関係を示す図であり、横軸は、約３ｍの高さの天井面に散乱光煙感知器を設置して監視を行った場合の当該散乱光煙感知器の視野角、縦軸は、当該散乱光煙感知器の視野に含まれる床面の面積（視野面積）をそれぞれ示す。この図２２に示すように、視野角が５度の場合、視野面積は約２２００ｃｍ2であるが、視野角が２０度の場合、視野面積は約３８０００ｃｍ2になってしまう。これによる外乱光の受光量は、室内の照明光等が均一であると仮定した場合、当該面積比で大きくなることになり、視野角が増大するに伴って、図１９の増幅回路１０７が飽和レベルに達する危険性が２次関数的に急激に増すことになる。
【０１３６】
また、受光部の視野角は、外乱光の影響を小さくする意味では小さい方が良いが、受光素子１１１としてレンズ付きフォトダイオードやフォトトランジスタを用いる場合、視野角は５度以内であることが必要十分条件となる。また、必要以上に狭小な視野角の場合、煙散乱光の受光量自体が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。これらのことから、受光部の視野角は５度以内であることが好ましい。
【０１３７】
図２３は、図１６乃至図２１の検煙部構造において、綿灯芯を燻燃させた場合に生ずる燻燃煙（白色煙）を対象とした、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。横軸は、散乱角θ（θ＝０°〜１８０°）、縦軸は、対数座標による散乱効率Ｉをそれぞれ示す。
【０１３８】
第１発光素子１０９からの発光を第１波長λ１＝９００ｎｍとした場合、受光素子１１１側における散乱効率は特性曲線２０のようになる。一方、第２発光素子１１０からの発光を第２波長λ２＝５００ｎｍとした場合、受光素子１１１側における散乱効率は特性曲線２１のようになる。
【０１３９】
この特性曲線２０、２１について、まず発光素子から発する光の波長について見ると、第１発光素子１０９の短い波長λ１＝９００ｎｍの特性曲線１３の方が散乱効率が低く、第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１１０からの光による特性曲線１４の散乱効率の方が高い事がわかる。
【０１４０】
一方、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の各散乱効率の特性曲線２０、２１における散乱角θの変化に対しては、両方とも散乱角θが小さいほど散乱効率が高く、散乱角の増加に従って散乱効率が低下し、１２０°地点で最低値を示すが、その後散乱角の増加に伴って散乱効率が上昇する特性となっている。
【０１４１】
この実施の形態３にあっては、第１発光素子１０９の散乱角θ１をθ１＝３０°に設定しており、従って特性曲線２０におけるＰ１点の散乱効率Ａ１が得られている。一方、第２発光素子１１０については第２散乱角θ２をθ２＝１２０°に設定しており、このため特性曲線２１におけるＰ２点の散乱効率Ａ２が得られている。
【０１４２】
このような第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０からの散乱角及び波長の異なる光による散乱効率より得られる受光素子１１１の受光量は、（受光量）＝（発光量）×（受光効率）、で与えられるため、図２３の散乱効率Ｉに比例した受光信号量を得ることができる。
【０１４３】
この実施の形態３にあっては、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの各光による同じ煙についての散乱光による受光素子１１１で得られる受光量の比率Ｒを求める。この受光量の比率Ｒは、散乱効率に比例することから、散乱効率Ａ１、Ａ２につき、Ｒ＝Ａ１／Ａ２として求まる。そして、この比率Ｒを予め定めて閾値と比較することで、煙の種類を判断する。
【０１４４】
図２４は、図１６乃至図２１の検煙部構造について、ケロシンを燃焼させた時に生ずる燃焼煙（黒色煙）を対象とした、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【０１４５】
図２４において、第１発光素子１０９からの発光を第１波長λ１＝９００ｎｍとした場合、この光による散乱効率Ｉは特性曲線２２のようになる。一方、第２発光素子１１０からの発光を第２波長λ２＝５００ｎｍとした場合、この光による散乱効率Ｉは特性曲線２３のようになる。
【０１４６】
この図２４のグラフについて、まず波長に着目すると、図２３の綿灯芯の煙と同様、第１波長λ１＝９００ｎｍの第１発光素子１０９から発した光による散乱効率の特性曲線２２が低く、これに対し第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１１０から発した光による散乱効率の特性曲線２３の方が大きい値を示している。
【０１４７】
また散乱角θに対する散乱効率の変化は、図２３の場合と同様、特性曲線２２、２３共に散乱角θが小さいほど散乱効率が高く、散乱角θが１２０°付近で最低値を示した後、散乱角θの増加に対し、散乱効率が上昇する特性となっている。
【０１４８】
このようなケロシンの燃焼煙について、第１発光素子１０９の第１散乱角θ１＝３０°を特性曲線２２について見ると、Ｐ３点により散乱効率Ａ１’が与えられる。また第２発光素子１０については第２散乱角θ２＝１２０°であることから特性曲線２３のＰ４点より散乱効率Ａ２’が与えられる。
【０１４９】
この散乱効率Ａ１’、Ａ２’は、図２３の場合と同様、発光量に受光効率を掛かけた受光量に比例することから、この場合についても第１発光素子１０９と第２発光素子１１０から発せられた光による受光素子１１１の受光量の比Ｒを、散乱効率Ａ１’、Ａ２’を用いて、Ｒ＝Ａ１’／Ａ２’として求める。
【０１５０】
図２５は、図２３及び図２４について綿灯芯による燻焼煙とケロシンによる燃焼煙とを例にとって第１発光素子１０９による受光信号量Ａ１、第２発光素子１１０による受光信号量Ａ２、更に各信号量の比率Ｒを一覧表に示している。尚、受光信号量は散乱効率に比例することから図２３、図２４の散乱効率Ｉの値をそのまま使用している。
【０１５１】
この図２５の一覧表から明らかなように、綿灯芯を燃焼させた場合の白っぽい煙となる燻焼煙については、第１発光素子１０９からの光と第２発光素子１１０からの光の受光信号量の比率ＲはＲ＝８．０となっている。
【０１５２】
これに対しケロシンを燃焼させた時の黒っぽい煙となる燃焼煙については、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率がＲ＝２．３となっている。
【０１５３】
従って、白っぽい煙となる燻焼煙と、黒っぽい煙となる燃焼煙について、第１発光素子１０９からの光と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率の間には十分な差が生じており、例えば比率Ｒについて煙の種類を判断するための閾値として例えば閾値＝６を設定することで、火災発生時の煙から燻焼煙か燃焼煙かを識別することができる。
【０１５４】
一方、水蒸気や湯気などにあっては、煙粒子に比べ粒子径が十分に大きいことから、図２３及び図２４の散乱角θが小さい場合の散乱効率が火災時の煙に比べ十分に高く、第１散乱角θ１となる第１発光素子１０９からの光による受光信号量が十分大きく、第２散乱角θ２＝１２０°となる第２発光素子１１０からの光による受光信号量との比率Ｒは１０以上の大きな値を持つことになる。
【０１５５】
このため第１発光素子１０９からの光による受光信号量と第２発光素子１１０からの光による受光信号量の比率Ｒについて閾値＝１０を設定し、これを上回るような場合には水蒸気や湯気などの非火災と判断することができる。
【０１５６】
この点はタバコの煙についても同様であり、比率Ｒに対する閾値を閾値＝１０とすれば、タバコの煙については比率Ｒが１０以上の大きな値が得られることから同様に非火災と判断することができる。
【０１５７】
図２６は、図１６乃至図２１の検煙部を備えた図１９の回路ブロックをもつ火災感知処理のフローチャートであり、信号処理部１０３を実現するＣＰＵのプログラム制御により実現される。
【０１５８】
この火災感知処理にあっては、通常時は第１発光素子１０９のみを発光駆動しており、第１発光素子１０９からの光による受光レベルがプリアラーム的な所定閾値を越えた時に、第２発光素子１１０を発光駆動して両方の光による受光信号量の比率から火災を判断するようにしている。
【０１５９】
図２６において、まずステップＳＢ１でカウンタｎをｎ＝１にセットする。次にステップＳＢ２で第１発光素子１０９をパルス的に発光駆動し、ステップＳＢ３で第１発光素子９の発光駆動に応じて受光素子１１１の受光信号をサンプルホールドとして受光データＡ１を記憶部１０４に記憶する。同時に受光データＡ１に基づき微分値Ｂを求めて記憶部１０４に記憶する。
【０１６０】
ここで図１９の第１発光制御部１０５は、実施の形態１において図６に示したのと同様に、第１発光素子１０９を発光駆動として、発光パルスのように、繰り返し周期Ｔ１毎にパルス幅Ｔ２をパルス出力して発光駆動する変調発光を行っており、これに対応して増幅回路１０７は、受光信号についても、発光変調に同期した同期受光信号として取得している。
【０１６１】
発光周期Ｔ１は例えばT１＝１ｓｅｃであり、変調発光のパルス幅Ｔ２は例えばＴ２＝５００μｓｅｃとしている。このように変調発光とこれに対応した同期受光により、外部の検煙空間からの煙の散乱光以外の光の入射による受光信号を除去し、煙による散乱光のみの受光を確実にできるようにしている。
【０１６２】
また第１発光素子１０９の発光波長帯域が可視光帯域にあることから、間欠発光による光を人間が見ても発光を認識できないようにするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。即ち、人間が目で発光素子からの光を視認できるためには、１ｍｓｅｃを越える継続発光時間を必要とすることから、発光素子からの光を見えなくするため、発光時間を１ｍｓｅｃ以内に制限している。
【０１６３】
発光変調パルスの場合、３回の発光パルスの合計発光時間が１ｍｓｅｃ以内であればよく、この場合は合計１５０μｓｅｃとなるので、発光が見えることはない。このような変調発光と同期受光は、図１９の第２発光制御部１０６による第２発光素子１１０の発光制御についても同じになる。
【０１６４】
再び図２６を参照するに、ステップＳＢ４で受光データＡ１が火災のプリアラームを判断する所定の閾値ＴＨ１を越えたか否かチェックしており、この閾値が越えた場合には、後の説明で明らかにするステップＳＢ５の障害判定処理を実行した後、非火災でなければステップＳＢ６で第２発光素子１１０をパルス的に発光駆動し、これによってステップＳＢ７で受光素子１１０から得られる受光信号をサンプルホールド行って受光データＡ２として記憶部１０４に記憶する。
【０１６５】
次にステップＳＢ８で記憶部１０４に記憶している第１発光素子１０９からの光による受光データＡ１と第２発光素子１１０からの光による受光データＡ２との比率Ｒを算出する。続いてステップＳＢ９で比率Ｒを予め定めて非火災を判断するための閾値＝１０と比較する。比率Ｒが閾値＝１０より小さければ火災による煙と判断し、ステップＳＢ１０で燃焼物の種類を判別する閾値＝６と比較する。
【０１６６】
この時、比率Ｒが閾値＝６以上であれば、ステップＳＢ１１で白煙火災（燻焼火災）と判断し、ステップＳＢ１２でカウンタｎをひとつ増加し、ステップＳＢ１３でカウンタｎがｎ＝３に達しているか否かチェックする。
【０１６７】
この場合、カウンタｎ＝２であることからステップＳＢ２に戻り、ステップＳＢ２〜ＳＢ１２と同じ処理を繰り返し、これによってステップＳＢ１３でカウンタｎがｎ＝３に達した事が判別されるとステップＳＢ１５で火災断定とし、火災信号を送出し、その際に必要であれば白煙火災を示す情報を同時に送信する。
【０１６８】
一方、ステップＳＢ１０で比率Ｒが閾値＝６未満であった場合にはステップＳＢ１４に進み、黒煙火災（燃焼火災）と判断し、ステップＳＢ１５で火災断定を行って受信機側に火災信号を送出し、必要があれば黒煙火災を示す情報を同時に送信する。またステップＳＢ９で比率Ｒが閾値１０以上であれば、ステップＳＢ１６で非火災を断定し、ステップＳＢ１に戻り、カウンタｎをｎ＝１にリセットする。
【０１６９】
このように実施の形態３にあっては、図１６乃至図２１の検煙部に設けた波長及び散乱角が異なる第１発光素子９と第２発光素子１０からの光による散乱光を受光素子１１で受光して両者の比率を求め、これを所定の閾値と比較して判断することで火災と非火災の判断、さらに火災と判断した場合の白煙火災か黒煙火災かの燃焼物の種類を確実に判断することができる。
【０１７０】
ここで図１６乃至図２１の検煙部構造にあっては、第１発光素子１０９として、第１波長λ１＝９００ｎｍ、第１散乱角θ１＝３０°、第２発光素子１１０として第２波長λ２＝５００ｎｍ、第２散乱角θ２＝１２０°とした場合を例にとっているが、実施の形態３にあってはこの値を最適値として次の数値的な範囲で同様の効果を実現することができる。
【０１７１】
まず第１発光素子１０９の第１波長λ１としては８００ｎｍ以上の中心波長であれば良い。第１発光素子１０９の第１散乱角θ１としてはθ１＝２０°〜５０°の範囲に定めれば良い。一方、第２発光素子１１０については第２波長λ２としては中心波長を５００ｎｍ以下とすれば良く、第２散乱角θ２はθ２＝１００°〜１５０°の範囲に定めれば良い。
【０１７２】
より具体的には第１発光素子１０９の第１波長λ１及び散乱角θ１と、第２発光素子１１０の第２波長λ２と散乱角θ２は、図２３の綿灯芯の煙、即ち燻焼煙（白色煙）について、それぞれの光による受光量の比率Ｒが燃焼物の種類を識別する閾値＝６より大きく、一方、図２５のケロシンの燃焼による燃焼煙（黒色煙）については、第１発光素子１０９と第２発光素子１１０から発した煙による散乱による受光信号量の比率Ｒが閾値＝６より小さくなるように設定すれば良い。
【０１７３】
更に図１９の信号処理部３にあっては、図１６のように、検煙点Ｐを本体外面１１８の外側となる開放検煙空間としたことに伴う固有の誤報を識別して障害信号を出力するようにしている。
【０１７４】
この外部の検煙点Ｐを持つことによる固有の誤報としては、例えば検煙点Ｐを人の手や虫といった異物が直接横切った場合が想定される。そこで図２６の処理にあってはステップＳＢ５に障害判定処理を設けており、その処理内容は図２７のフローチャートのようになる。
【０１７５】
図２７の障害判定処理は、まずステップＳＣ１で受光データＡ１の微分値Ｂが所定の障害閾値ＴＨ２を越えたか否かチェックし、越えていなければ図２６のステップＳＢ６に進んで火災判断処理を実行する。
【０１７６】
越えていた場合は、ステップＳＣ２で所定時間Ｔを設定したタイマーをスタートし、ステップＳＣ３で設定時問Ｔの経過を監視する。設定時間Ｔを経過するとステップＳＣ４に進み、そのときの受光データＡ１が障害閾値ＴＨ３を越えているか否かチェックし、越えていた場合はステップＳＣ５で本体外面１１８の検煙部分にクモの巣などの異物が付着していると判断してトラブルを判定して出力することで、受信機に障害表示を行わせ、本体外面の確認清掃などの点検対応を促することになる。
【０１７７】
実施の形態１の図８と同様に、火災による煙濃度の増加は比較的緩やかであり、そのため微分値Ｂは誤報閾値ＴＨ２に対し十分に小さく、火災時あっては、誤報閾値ＴＨ２を越えることがない。このため、時刻ｔ１で受光データＡ１がプリアラーム閾値ＴＨ１を越えたとき、微分値Ｂは誤報閾値ＴＨ２以下にあり、これが図２７のステップＳＣ１で判別され、ステップＳＣ２〜ＳＣ５の障害判定処理はスキップされ、図２６のステップＳＢ６移行の火災判断処理に進む。なお、障害閾値ＴＨ３は火災判断のプリアラーム閾値ＴＨ１に対し十分に高いレベルに設定されている。
【０１７８】
図２８は、本体外面１１８の外側の外部開放空間の検煙点Ｐの部分を虫などの異物が一時的に通過した場合であり、受光データＡ１は一時的に障害閾値ＴＨ３を越える変化を生じ、これに伴い受光データＡ１の立ち上がりで微分値Ｂはプラス側に誤報閾値ＴＨ２を越えて大きく変化し、且つ受光データＡ１の立ち下がりで微分値Ｂはマイナス側に大きく変化する。
【０１７９】
そこで、受光データＡ１が障害閾値ＴＨ３を越えた時点で既に記憶している直前の所定値Ｂを誤報閾値ＴＨ２と比較し、越えていた場合には障害の可能性があると判断し、その後の変化をチェックするため、微分値Ｂが障害閾値ＴＨ２をこえた時点からタイマーを起動して設定時間Ｔの経過を待つ。
【０１８０】
そしてＴ時間後に再び受光データＡ１をチェックし、このとき障害閾値ＴＨ３以下であることから、一時的な障害と判断し、障害は解消されていることから、障害判定出力はない。即ち、この場合には、火災判断処理の実行が抑止されることとなる。
【０１８１】
図２９は、外部開放空間の検煙点Ｐ付近の本体外面１１８に比較的大きな虫などの異物が付いて固定的に存在した場合であり、受光データＡ１は障害閾値ＴＨ３を越える変化を生じた後、そのレベルを維持するようになる。これに伴い受光データＡ１の立ち上がりで微分値Ｂはプラス側に障害閾値ＴＨ２を越えて大きく変化する。
【０１８２】
そこで、受光データＡが障害閾値ＴＨ３を越えた時点で既に記憶している直前の微分値Ｂを誤報閾値ＴＨ２と比較し、越えていた場合には障害の可能性がありと判断し、その後の変化をチェックするため、微分値Ｂが障害閾値ＴＨ２を越えた時点からタィマーを起動して設定時間Ｔの経過を待つ。そしてＴ時間後に再び受光データＡ１をチェックし、このとき障害閾値ＴＨ３を越えているため、継続的な障害と判断し、障害判定出力を行う。
【０１８３】
このように実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、複数の受光量に基づく複合的な判断を行うことができ、火災判定を一層正確に行うことができる。
また、波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高めることができる。
また、複数の発光素子を立体角配置したので、発光素子の光軸と受光素子の光軸の相互の交点となる検煙点を、感知器本体外面の外側の空間に設定して煙による散乱光を検出することができる。
また、第１発光手段の光に対する散乱光の受光量と、第２発光手段の光に対する散乱光の受光量とを比較することにより、例えば両者の比を取って閾値と比較することで煙の種類を識別し、一層正確な火災検出を行うことができる。
また、受光素子の視野角を５度以内とすることで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
また、発光素子は、コリメートされた平行光を発することで、検煙空間における散乱光検出のためのエリアの大きさを必要最小限とし、外光による影響を防ぐことができる。
【０１８４】
次に、実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、基本的には実施の形態３と同様に構成されているが、２つの発光素子の散乱角と偏光方向とが実施の形態３とは異なるものである。なお、実施の形態４の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態３と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態３と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０１８５】
図３０は、実施の形態４の検煙部構造を模式的に示した説明図である。この図３０において、第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、受光素子１３３が光軸交点となる検煙点Ｐに向くように配置され、この検煙点Ｐは感知器に対し外部空問に位置する。
【０１８６】
第１発光素子１２５は、その光軸１２５Ａと受光素子１３３の光軸１３３ａを通る平面を第１散乱面１２７とすると、第１散乱面１２７に対し垂直な偏光面を持つ垂直偏光面をもつ光１２８を発する。
【０１８７】
この例では第１発光素子１２５としてＬＥＤを使用しており、したがって第１発光素子１２５の前面に偏光フィルター１２６を配置し、第１散乱面１２７に垂直な偏光面を持つ光１２８を発するようにしている。この第１発光素子１２５の第１散乱面１２７における光軸１２５ａと受光素子１３３の光軸１３３Ａの成す第１散乱角θ１は、例えばθ１＝７０°に設定している。
【０１８８】
一方、第２発光素子１２９の光軸１２９ａと受光素子１３３の光軸１３３Ａを通る平面を第２散乱面１３１とすると、第２発光素子１２９は第２散乱面１３１に平行な偏光面を持つ光１３２を発する。また第２発光素子１２９の光軸１２９ａと受光素子１３３の光軸１３３ａの第２散乱面１３１において成す角となる第２散乱角θ２としては、第１散乱角θ１より大きい例えばθ２＝１２０°に設定している。
【０１８９】
第２発光素子１２９もＬＥＤを使用していることから、第２発光素子１２９の前に偏光フィルター１３０を配置して水平偏光面をもつ光１３２を発するようにしている。
【０１９０】
このように第１発光素子１２５からの第１散乱面１２７に対し垂直偏光面を持つ光１２８と第２発光素子１２９からの第２散乱面１３１に対し水平偏光面をもつ光１３２により、Ｐ点における煙の散乱による受光素子１３３に向かう散乱光は、いずれの光についても第２散乱面１３１に平行な水平偏光面をもつ光１３４として煙粒子に照射されることになる。
【０１９１】
この実施の形態４の検煙部構造の立体配置は、図３１に示すように、実施の形態３と同様のチャンバーベース１１４（図示せず）に第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３を立体角配置するように組み込んでおり、光軸交点となる検煙点Ｐが本体外面１１８からｈ＝５ｍｍ程度の高さの外部空間に設定される。
【０１９２】
具体的には、図３１のように第１発光素子１２５、第２発光素子１２９及び受光素子１３３の位置をＡ、Ｂ、Ｃとすると、光軸交点となる検煙点Ｐとを結んだ三角錐を仮定し、三角形ＡＢＣを底辺とし、検煙点Ｐが頂点としてチャンバーベース１１４の本体外面から外部空間に位置するように立体角配置する。
【０１９３】
図３２Ａは、第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３について、その光軸２５ａ、２９ａ、３３ａによる立体角配置を示している。
【０１９４】
この第１発光素子１２５、第２発光素子１２９、及び、受光素子１３３の光軸１２５ａ、１２９ａ、１３３ａの交点となる検煙点Ｐが図１６乃至図１８のチャンバーベース１１４における本体外面１１８の外側の検煙空間に存在しており、これに対し第１発光素子１２５、第２発光素子１２９及び受光素子１３３はチャンバーベース１１４の中に配置されている。
【０１９５】
図３２Ｂは、第１発光素子１２５のＡ点と受光素子１３３のＣ点の間の立体角配置を取り出している。この場合、第１発光素子１２５のＡ点と受光素子１３３のＣ点からの光軸１２５ａ、１３３ａを含む面は三角形ＰＣＡで与えられ、この三角形ＰＣＡを含む面の光軸１２５ａと光軸１３３ａのなす角が第１発光素子１２５の第１散乱角θ１となる。
【０１９６】
図３２Ｃは、第２発光素子１２９のＢ点と受光素子１３３のＣ点との立体角配置を取り出している。この場合、光軸１２９ａと１３３ａは三角形ＰＣＢを含む面に存在しており、第２発光素子１２９と受光素子１３３の光軸１２９ａ、１３３ａのなす散乱角は三角形ＰＣＢを含む面上の光軸１２９ａと光軸１３３ａのなす場合に散乱角θ２として与えられている。
【０１９７】
図３３は、図３０の検煙部構造において散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量の実験的に得られた結果の一覧表である。図３３において、散乱角θとしては７０°、９０°、１２０°をとっており、それぞれの散乱角θについて偏光角φを０°（水平偏光）及び９０°（垂直偏光）とした場合を示している。
【０１９８】
ここで、本実施の形態４においては、実施の形態３と同様の回路ブロック（図１９）を用いて同様の処理（図２６、２７）を行うことで、火災や障害の判断を行っている。また、非火災を判断する閾値や、白煙火災か黒煙火災かを判断するための閾値も、実施の形態３と同じものを使用することができる。
【０１９９】
図３３の濾紙、ケロシン、タバコのそれぞれの燃焼煙に対し第１発光素子１２５から光を発した場合の受光信号量と第２発光素子１２９から光を発した場合の受光信号量を、散乱角θと偏光角φについて見ると次のことがわかる。
【０２００】
まず散乱角θの変化に対しては、第１発光素子１２５による垂直偏光及び第２発光素子１２９による水平偏光のいずれについても、散乱角が小さいほど受光信号量が大きく、散乱角が大きくなると受光信号量が低下する関係にある。
【０２０１】
一方、同じ散乱角θ例えば７０°について見ると、第１発光素子１２５による垂直偏光の光による受光信号量の方が、第２発光素子１２９による水平偏光の光による受光信号量より大きくなっていることが分かる。
【０２０２】
火災判断にあっては、第１発光素子１２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子１２９からの光による受光信号量Ａ２の比率Ｒを、Ｒ＝Ａ１／Ａ２として算出して、火災か非火災か、火災であった場合の白煙火災か黒煙火災かを判別する。
【０２０３】
ここで比率Ｒを大きくするためには、図３３における散乱角θとして、第１発光素子１２５については受光信号量が大きくなる小さい方の散乱角θ１＝７０°を選択し、第２発光素子１２９については受光信号量が小さくなる散乱角θ２＝１２０°を選択する。
【０２０４】
一方、同じ散乱角における水平偏光と垂直偏光の光では、垂直偏光による光の方が受光信号量が大きく、水平偏光による光の方が受光信号量が小さくなることから、比率Ｒを大きくとるためには、第１発光素子１２５について受光信号量を大きくするために偏光角φ１＝９０°となる垂直偏光を選択し、第２発光素子１２９については受光信号量が小さくなる偏光角θ２＝０°となる水平偏光を選択する。
【０２０５】
この図３３のような散乱角θ及び偏光角φに対する測定結果に基づき、図３１の実施形態にあっては、（１）第１発光素子１２５は垂直偏光で第１散乱角θ１＝７０°、（２）第２発光素子１２９は水平偏光で第２散乱角θ２＝１２０°、を設定している。
【０２０６】
図３４は、（１）（２）のように偏光方向と散乱角を設定した場合の燃焼物の種類に対する第１発光素子１２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子１２９による受光信号量Ａ２を図２９から取り出して一覧表で示し、更に２つの信号量による比率Ｒを算出して示している。
【０２０７】
この図３４の一覧表から明らかなように、濾紙やケロシンなどの火災時の燃焼物にっいては比率Ｒは４．４４、５．６０と小さく、これに対し非火災となるタバコについては比率は１６．４７と十分に大きく、したがって図２６のフローチャートのように、ステップＳＢ９で閾値＝１０により比率Ｒを判断することで、火災か非火災かを確実に識別することができる。
【０２０８】
また図３４のケロシンの燃焼による煙は黒煙火災に属することから、図２６のステップＳＢ１０で閾値＝６を使用することで、ステップＳＢ１４に進んで黒煙火災（燃焼火災）であることを識別できる。
【０２０９】
図２３に示した燻焼火災による煙である綿灯芯については、図３４には示されていないが、その比率Ｒとしてケロシンより大きな値が必然的に得られる。したがって図２６のステップＳＢ１０で閾値＝６以上の比率Ｒとなって、ステップＳＢ１０で白煙火災と判断され、カウンタｎによる３カウントで火災が断定される。
【０２１０】
ここで図３０の実施形態にあっては、第１発光素子１２５の第１散乱角θ１＝７０°場合を例にとっているが、実用的にはθ１＝８０°以下の値とすればよい。また第２発光素子１２９の第２構成角θ２としてθ２＝１２０°を例にとっているが、実用的な値としてはθ２＝１００°以上とすればよい。
【０２１１】
このように実施の形態４によれば、実施の形態３と同様の効果に加えて、光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光部につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、煙の識別確度を高めることができる。
【０２１２】
次に、実施の形態５について説明する。検煙点を散乱光式煙感知器の外部に設定した場合、従来の感知器のように煙チャンバー内に煙の滞留を招くことがないため、煙の濃淡をより正確に火災検出に反映できるという特性がある。この実施の形態５は、このような特定を活かし、火災検知をより正確に行うための処理に特徴を有する。なお、実施の形態５の構成及び方法は、特に説明なき点においては、実施の形態１と同様であり、同一の機能を有する構成要素には実施の形態１と同一の名称及び又は同一の符号を付する。
【０２１３】
本実施の形態５において、散乱光式煙感知器は図１に示すように構成されており、その基本的な電気的構成は、図５のように構成することができる。ここで、本実施の形態５においては、火災検出の閾値として第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２との２つが設定され、これら第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２とは、任意の方法で記憶部１７に予め記憶されている。このうち、第１の火災閾値ＴＨ１は、監視領域の煙濃度が、通常時（空気清浄時）よりも高く、火災が発生した可能性があるが、火災が発生したと断定するまでには至らないレベルに至ったことを示す。また、第２の火災閾値ＴＨ２は、第１の火災閾値ＴＨ１よりも高いレベルに設定され（第２の火災閾値ＴＨ２＞第１の火災閾値ＴＨ１）、監視領域の煙濃度が、通常時（空気清浄時）よりも高く、火災が発生したと断定できるレベルを示す。
【０２１４】
また、本実施の形態５においては、火災検出レベルが第１の火災閾値ＴＨ１を越えた場合の経過時間に対する判断基準として、第１の設定時間ＴＡ１を設定しており、また、火災検出レベルが第２の火災閾値ＴＨ２を越えた場合の経過時間に対する判断基準として、第２の設定時間ＴＡ２を設定している。これら第１の設定時間ＴＡ１と第２の設定時間ＴＡ２とは、任意の方法で記憶部１７に予め記憶されている。
【０２１５】
次に、本実施の形態５における火災判定処理について説明する。図３５は、火災判定処理のフローチャートである。まず、ステップＳＤ１で受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上か否かチェックし、第１の火災閾値ＴＨ１を越えた場合にはステップＳＤ２に進み、第１の設定時間ＴＡ１の計時をスタートする。計時スタート後、ステップＳＤ３で第１の設定時間ＴＡ１の経過をチェックしており、さらにこの間に、ステップＳＤ４において、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上である状態が維持されているか否かを継続的に監視する。そして、第１の設定時間ＴＡ１の経過前に、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上でなくなった場合、火災以外の原因により一時的に煙濃度が上がったものと判断し、この場合には特に火災判断の出力は行わない。
【０２１６】
一方、受光値Ａが第１の火災閾値ＴＨ１以上である状態を維持しつつ、第１の設定時間ＴＡ１が経過した場合、ステップＳＤ５に進み、第２の設定時間ＴＡ２の経過を監視する。さらにこの間に、ステップＳＤ６において、受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上になったか否かを継続的に監視する。第２の設定時間ＴＡ２の経過前に、受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上でなくなった場合、火災以外の原因により一時的に煙濃度が上がったものと判断し、この場合には特に火災判断の出力は行わない。一方、第２の設定時間ＴＡ２の経過後において、依然として受光値Ａが第２の火災閾値ＴＨ２以上である場合、火災が発生したものと判断し、ステップＳＤ７において火災判断の出力を行う。
【０２１７】
次に、このような処理を行う背景とその効果等について説明する。従来の散乱光式煙感知器においては、煙チャンバーの内部に煙を導入して火災検出を行っていたので、煙チャンバーに煙が流入するまでに時間を要し、このことが火災検出を遅らせる原因になり得る。また、逆に、煙チャンバー内に一旦煙が入ると、この煙が煙チャンバーから流出するまでに時間を要する。このことは、煙チャンバーの外部の煙濃度が低くなっているにも関わらず、煙チャンバーの内部の煙濃度を依然として高いレベルに保つことになり、誤報を招く要因になり得る。
【０２１８】
例えば、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては、火災の煙の煙濃度の変化と、火災以外（例えば、タバコや調理）の煙の煙濃度の変化とが、相互に類似する傾向にある。すなわち、本来、火災の煙の煙濃度は、上昇を続ける傾向にあるのに対して、タバコや調理等の煙の煙濃度は、上下動し、特に、低濃度の煙は火災の煙に比べて極めて低い濃度になる傾向にある。しかし、このような傾向の相違が、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器においては小さくなる。
【０２１９】
図３６には、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係、図３７には、煙チャンバーを備えた従来の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す。また、図３８には、本実施の形態５の散乱光式煙感知器における、タバコの煙に対する受光レベルと時間との関係、図３９には、本実施の形態５の散乱光式煙感知器における、火災の煙に対する受光レベルと時間との関係を示す。これら図３６〜３９において、横軸には時間、縦軸には受光レベルを示す。
【０２２０】
まず、図３６のタバコの煙に対する受光レベルと、図３７の火災の煙に対する受光レベルとを相互に比較すると、タバコの煙の受光レベルの方が若干大きく上下しているが、全体としては類似した傾向にある。これは、煙が煙チャンバーに流入する時間や、煙が煙チャンバーから流出するために時間を要するため、煙チャンバー内に煙が滞留し、受光レベルが平準化される傾向にあるためである。従って、このような受光レベルに基づいて、タバコの煙と火災の煙とを相互に区別することは困難である。
【０２２１】
一方、図３８のタバコの煙に対する受光レベルと、図３９の火災の煙に対する受光レベルとを相互に比較すると、タバコの煙の受光レベルの方が大きく上下し、火災の煙の受光レベルと顕著な差異が出る。このような点に着目して、本実施の形態５においては、図３５に示した如き処理を行うことで、火災と非火災とを区別している。
【０２２２】
すなわち、図３５に示した処理によれば、タバコの煙が発生した場合において、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越えた場合であっても（図３８の時間Ｔ１）、第１の設定時間ＴＡ１が経過する前に、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を下回った場合（図３８の時間Ｔ２）、火災発生と判断することがない。また、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越え（図３８の時間Ｔ３）、さらに受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を越えた場合であっても（図３８の時間Ｔ４）、第２の設定時間ＴＡ２が経過する前に、受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を下回った場合（図３８の時間Ｔ５）、火災発生と判断することがない。すなわち、受光レベルが高くなった場合でも、その状態が一定時間以上継続しなかった場合には、火災以外の原因による煙であると判断し、火災報知を行わないので、誤報を防止できる。
【０２２３】
一方、火災による煙が発生した場合において、受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越え（図３９の時間Ｔ１）、第１の設定時間ＴＡ１が経過した時点においても依然として受光レベルが第１の閾値ＴＨ１を越えている場合において（図３９の時間Ｔ２）、さらに受光レベルが第２の閾値ＴＨ２を越え（図３９の時間Ｔ３）、この状態が第２の設定時間ＴＡ２が経過しても継続している場合には（図３９の時間Ｔ４）、火災報知を行う。
【０２２４】
なお、これら第１の閾値ＴＨ１、第２の閾値ＴＨ２、第１の設定時間ＴＡ１、及び、第２の設定時間ＴＡ２の具体的な設定値は任意であり、実験等の結果に基づいて決定することができる。例えば、第１の設定時間ＴＡ１としては３０ｓｅｃ、第２の設定時間ＴＡ２としては６０ｓｅｃを設定する。
【０２２５】
このように実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、火災の煙と火災以外の煙との異なる傾向をそのまま検出結果に反映させることができるという特徴を活かし、これら両種類の煙を区別して誤報を防止することができる。
【０２２６】
これまで実施の形態１〜５について説明したが、この他の利点や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。従って、広義における本発明は、ここに示した詳細な点や代表的な実施の形態に限定されるものではない。すなわち、請求の範囲やその均等物によって定義される本発明概念の思想やその範囲内において、種々の変形を行うことが可能である。
【０２２７】
例えば、各実施の形態１〜５の特徴は、相互に適用することができる。例えば、実施の形態５のように第１の火災閾値ＴＨ１と第２の火災閾値ＴＨ２を用いた処理を、実施の形態３のように複数の発光手段を備えた散乱光式煙感知器に適用しても良い。
【０２２８】
また、実施の形態１の本体外面７の表面に、虫や異物の付着などを防ぐための凹凸遮蔽物などを、全体から見て突出量として目立たない程度に形成するようにしてもよい。実施の形態１においては、本体外面７の全体を覆うように透明カバー９を装着しているが、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂに対してのみ保護カバー９を配置するものであってもよい。また、本体外面７は天井設置状態で下向きであるため、発光開口５ｂ及び受光開口６ｂに透明カバー９を設けない開放型であっても良い。
【０２２９】
また図３０の実施の形態４にあっては、第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９としてＬＥＤを使用し、偏光フィルター１２６、１３０を組合せることで垂直偏光面をもつ光１２８と水平偏光面をもつ光１３２を発するようにしているが、これに代えて偏光された光を出力するレーザダイオードを第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９に使用すれば、偏光フィルター１２６、１３０は不要となる。
【０２３０】
また、実施形態４にあっては、第１発光素子１２５及び第２発光素子１２９の波長を等しくとったが、これを異ならせることで、より煙の識別精度を高めることもできる。
【０２３１】
あるいは、図１６乃至図２１の２つの発光素子の波長と散乱角を異ならせた検煙部構造の他の実施形態として、第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０における波長と散乱角の関係が維持できる構成であれば、これら２つの発光素子１０９、１１０に対し、２つの受光素子を設けるようにしてもよい。
【０２３２】
また発光素子として白熱球や白色ＬＥＤなどの発光スペクトルの広い発光素子を用いることにより発光素子を１つとし、この発光素子に波長切替用のフィルタを設け、図１６の第１発光素子１０９及び第２発光素子１１０の配置位置から光を出すように光路設定を行うことで実施することができる。
【０２３３】
更に図３０の２つの発光素子１２５、１２９の散乱角と偏光方向を異ならせた検煙部構造についても、異なる偏光面をもつ２つの発光素子１２５、１２９に対し各々別の受光素子を２ヵ所に設けるようにしてもよい。
【０２３４】
また２つの発光素子１２５、１２９から発する光の偏光面については、図３０における偏光フィルター１２６、１３０を機械的に回転させたり、公知の液晶フィルターを駆動するなどにより偏光面１２８、１３２を変化させることで、偏光面１３４の偏光方向を適宜に調整して最適な検出状態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
以上のように、本発明に係る散乱光式煙感知器は、煙を感知して火災発生を報知することに有用であり、特に、天井面等の設置面からの散乱光式煙感知器の突出量を少なくして外観的にも優れた煙感知システムを構築することや、各種の煙を相互に区別して火災を正確に報知することに適している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感知器本体と、
前記感知器本体に内蔵され、前記感知器本体の外側に位置する開放状の検煙空間に向けて光を発する発光手段と、
前記感知器本体に内蔵され、前記発光手段から前記検煙空間に発せられた光に対する散乱光を受光し、この受光した散乱光の受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力された受光信号によって特定される前記受光量に基づいて、火災発生の有無を判断する火災判断手段と、
を備えた散乱光式煙感知器。
【請求項２】
前記火災判断手段は、前記受光量とその微分値とに基づいて、火災発生の有無を判断する、
請求項１に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項３】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に、火災が発生したと判断する、
請求項２に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項４】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値を越えている場合、さらに前記微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に前記受光量が所定の障害閾値を越えているか否かを判定し、前記受光量が前記障害閾値を越えていた場合は、火災検出を妨げる障害が発生したと判断する、
請求項３に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項５】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の第１の火災閾値を越えている時間が、所定の第１の設定時間以上継続し、かつ、前記受光量が前記第１の火災閾値より大きい所定の第２の火災閾値を越えている時間が、前記第１の設定時間より長い所定の第２の設定時間以上継続している場合に、火災が発生したと判断する、
請求項１に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項６】
前記発光手段は、複数の発光手段を備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項７】
前記発光手段は、第１波長の光を発する第１発光手段と、第１波長より短い第２波長の光を発する第２発光手段とを備え、
前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくした、
請求項６に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項８】
前記第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上とし、
前記第２波長の中心波長を５００ｎｍ以下とし、
前記第１散乱角を２０°〜５０°の範囲とし、
前記第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲とした、
請求項７に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項９】
前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、
前記第１発光手段から発光される光を、当該第１発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第１散乱面に垂直な偏光面をもつ光とし、
前記第２発光手段から発光される光を、当該第２発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第２散乱面に水平な偏光面をもつ光とし、
前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくした、
請求項６に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１０】
前記第１散乱角を８０°以下とし、
前記第２散乱角を１００°以上とした、
請求項９に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１１】
前記複数の発光手段のそれぞれの光軸と前記受光素子の光軸とを含む平面が、相互に略非同一平面になるよう、前記複数の発光手段を立体角配置した、
請求項６から１０のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１２】
前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、
前記火災判断手段は、前記第１発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量と、前記第２発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量とを相互に比較することにより、前記煙の種類を識別し、この煙の種類に応じた判断基準に基づいて、火災発生の有無を判断する、
請求項６から１１のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１３】
前記検煙空間における前記発光手段の光軸と前記受光手段の光軸との相互の交点を、前記感知器本体から約５ｍｍ以上離した、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１４】
前記感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料で構成し、あるいは、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部に虫忌避剤を塗布又は含浸させた、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１５】
前記受光手段の視野角を５度以内とした、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１６】
前記発光手段は、コリメートされた平行光を発する、
請求項１から１５のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１７】
前記受光手段から出力された前記受光信号を増幅するログアンプをさらに備えた、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１８】
前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段と、
前記受光手段から出力された前記受光信号を、前記変調発光信号に同期して増幅する増幅手段と、をさらに備えた、
請求項１から１７のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１９】
前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段をさらに備え、
前記発光手段は、可視光波長帯域の光を発光し、
前記発光制御手段は、１ミリ秒以内の発光パルス幅で、前記間欠的な発光駆動を行う、
請求項１８に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項２０】
前記発光制御手段は、前記間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とする、
請求項１９に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１】
感知器本体と、
前記感知器本体に内蔵され、前記感知器本体の外側に位置する開放状の検煙空間に向けて光を発する発光手段と、
前記感知器本体に内蔵され、前記発光手段から前記検煙空間に発せられた光に対する散乱光を受光し、この受光した散乱光の受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力された受光信号によって特定される前記受光量に基づいて、火災発生の有無を判断する火災判断手段と、
を備えた散乱光式煙感知器。
【請求項２】
前記火災判断手段は、前記受光量とその微分値とに基づいて、火災発生の有無を判断する、
請求項１に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項３】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値以下である場合に、火災が発生したと判断する、
請求項２に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項４】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の火災閾値を越え、かつ、前記受光量の微分値が所定の誤報閾値を越えている場合、さらに前記微分値が所定の誤報閾値を越えた時から一定時間後に前記受光量が所定の障害閾値を越えているか否かを判定し、前記受光量が前記障害閾値を越えていた場合は、火災検出を妨げる障害が発生したと判断する、
請求項３に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項５】
前記火災判断手段は、前記受光量が所定の第１の火災閾値を越えている時間が、所定の第１の設定時間以上継続し、かつ、前記受光量が前記第１の火災閾値より大きい所定の第２の火災閾値を越えている時間が、前記第１の設定時間より長い所定の第２の設定時間以上継続している場合に、火災が発生したと判断する、
請求項１に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項６】
前記発光手段は、複数の発光手段を備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項７】
前記発光手段は、第１波長の光を発する第１発光手段と、第１波長より短い第２波長の光を発する第２発光手段とを備え、
前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくした、
請求項６に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項８】
前記第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上とし、
前記第２波長の中心波長を５００ｎｍ以下とし、
前記第１散乱角を２０°〜５０°の範囲とし、
前記第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲とした、
請求項７に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項９】
前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、
前記第１発光手段から発光される光を、当該第１発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第１散乱面に垂直な偏光面をもつ光とし、
前記第２発光手段から発光される光を、当該第２発光手段の光軸及び前記受光素子の光軸を通る第２散乱面に水平な偏光面をもつ光とし、
前記第１発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第１散乱角に対し、前記第２発光手段の光軸と前記受光素子の光軸との相互の交差で構成される第２散乱角を大きくした、
請求項６に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１０】
前記第１散乱角を８０°以下とし、
前記第２散乱角を１００°以上とした、
請求項９に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１１】
前記複数の発光手段のそれぞれの光軸と前記受光素子の光軸とを含む平面が、相互に略非同一平面になるよう、前記複数の発光手段を立体角配置した、
請求項６から１０のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１２】
前記発光手段は、第１発光手段と第２発光手段とを備え、
前記火災判断手段は、前記第１発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量と、前記第２発光手段にて発光された光が煙にて散乱されることにより生じる散乱光に対する前記受光手段における受光量とを相互に比較することにより、前記煙の種類を識別し、この煙の種類に応じた判断基準に基づいて、火災発生の有無を判断する、
請求項６から１１のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１３】
前記検煙空間における前記発光手段の光軸と前記受光手段の光軸との相互の交点を、前記感知器本体から約５ｍｍ以上離した、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１４】
前記感知器本体の外表面の少なくとも一部を虫忌避材料で構成し、あるいは、前記感知器本体の外表面の少なくとも一部に虫忌避剤を塗布又は含浸させた、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１５】
前記受光手段の視野角を５度以内とした、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１６】
前記発光手段は、コリメートされた平行光を発する、
請求項１から１５のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１７】
前記受光手段から出力された前記受光信号を増幅するログアンプをさらに備えた、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１８】
前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段と、
前記受光手段から出力された前記受光信号を、前記変調発光信号に同期して増幅する増幅手段と、をさらに備えた、
請求項１から１７のいずれか一項に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項１９】
前記発光手段を、変調発光信号を用いて間欠的に発光駆動させる発光制御手段をさらに備え、
前記発光手段は、可視光波長帯域の光を発光し、
前記発光制御手段は、１ミリ秒以内の発光パルス幅で、前記間欠的な発光駆動を行う、
請求項１８に記載の散乱光式煙感知器。
【請求項２０】
前記発光制御手段は、前記間欠的な発光駆動における合計発光時間を１ミリ秒以内とする、
請求項１９に記載の散乱光式煙感知器。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図３２Ｃ】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図３２Ｃ】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４８２０８
【国際公開日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【発行日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５４９２（Ｐ２００５−５１５４９２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７０９３
【国際出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【発行日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７０９３
【国際出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
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